Что на самом деле увидел LIGO? (Открытие гравитационных волн)

32

Я пытаюсь найти оригинальное видео / изображение того, что на самом деле видел LIGO, но все, что я могу найти, - это воспроизведение гравитационных волн художником.

gravity black-hole gravitational-waves

— Скотт Тейлор
источник

8

Как обсуждалось в моем ответе ниже, LIGO больше похож на микрофон, чем на камеру; поэтому имеет смысл говорить о том, что мы слышали, а не о том, что мы видели. Вы можете прослушать сигнал здесь: youtube.com/watch?v=TWqhUANNFXw

— Крис Мюллер

Разве лучшая метафора не была бы сейсмометром ?

— user151841

3

@ user151841 Не совсем. Сейсмометры имеют три потока выходных данных: ускорение по x, y и z. Кроме того, я думаю, что микрофоны более интуитивно знакомы для ненаучной публики, чем сейсмометры. Детекторы LIGO также особенно хорошо подходят для сравнения с микрофоном, поскольку чувствительная полоса детекторов полностью находится в диапазоне человеческого слуха.

— Крис Мюллер

Если мы хотим стать педантичными, технически измерение LIGO - это реальное видео с реальной камерой. Все, что они делают, - это непрерывный видеосигнал интерференционной картины лазера. Большая математическая обработка необходима для получения графиков в ответах ниже. Так что действительно это видео - это то, что они на самом деле «видели».

— зефир

неужели кто-то «ремикшировал» звук в звук, который слышит человек? где эти ребята? Было бы здорово послушать его, почувствовать атаку / затухание / длину и т. д. Конечно, это существует? все, что вам нужно сделать, это модулировать его на столько октав, верно?

— Толстяк

34

Фактическое изображение не так много. Я смог найти это из Науки , и это все, что есть:

Это просто рябь, замеченная в несколько разное время из двух разных обсерваторий. Сдвиг идеально подходит, сдвигая его по разнице скорости света в их местах. Таково доказательство гравитационных волн.

Следует отметить, что причина, по которой существует два инструмента, заключается в перекрестной проверке других источников вибрации. Каждая обсерватория работает, обнаруживая вибрации в масштабе 4 км, вплоть до очень малого порядка (1/10 000 ширины протона). Когда эти два значения сравниваются, можно предположить, что сигнал пришел из нелокального источника, который соответствует только определению гравитационных волн.

— PearsonArtPhoto
источник

1

Первоначальный источник - journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/…

— Остановите Harming Monica

12

«Фактическое изображение не так много», «это все, что есть». Твой тон понимает, как это здорово на самом деле IMO;). Конечно, я немного предвзят.

— Крис Мюллер

Как два места наблюдения координируют свое время относительно общих или общих часов? Они ссылаются на одни и те же атомные часы и вносят коррективы в «задержку», время, которое требуется, чтобы получить время?

— TRomano

3

@ TRomano Мы используем GPS с точностью до 10 с наносекунд. Вы можете прочитать больше о системе отсчета времени aLIGO здесь : hors.library.caltech.edu/20471/1/…

— Крис Мюллер,

1

@ChrisMueller: Я подозревал, что это был GPS, но у меня не было времени, чтобы посмотреть его в тот момент. Благодарность!

— PearsonArtPhoto

26

Прежде всего, я думаю, что ваш вопрос противоречит неправильному пониманию природы обсерваторий LIGO. Природа детекторов заключается в том, что они действуют как микрофон, а не как камера. Это означает, что они чувствительны к гравитационным волнам, приходящим с большинства направлений, но не способны различить, откуда пришли волны. Используя несколько детекторов (что также необходимо для надежного обнаружения), разница во времени между детекторами может быть использована, чтобы дать некоторое представление о местонахождении источника. Это также означает, что выходные данные детекторов представляют собой единый поток данных.

Это изображение из бумаги в Physical Review Letters (не за платной стеной) является лучшим обобщением того, что услышал LIGO, чем текущий принятый ответ. Я объясню панели сверху вниз.

На верхних панелях показаны «необработанные» сигналы, измеренные в двух детекторах с данными H1, наложенными на данные L1 справа.
Второй ряд панелей показывает ряд различных симуляций того, что общая теория относительности (теория Эйнштейна) предсказывает для гравитационных волн. Эти симуляции показывают, как LIGO может утверждать, что они знают, что волна была вызвана двумя сливающимися черными дырами.
Третий ряд панелей - это «необработанные» данные за вычетом моделирования.
Нижние панели - это просто еще один способ построения «сырых» данных, называемых частотно-временным графиком. Время на оси х, а частота на оси у. Для человека с поля этот сигнал является наиболее узнаваемой характеристикой слияния, известной как щебетание. Поскольку время движется вперед, частота смещается выше. Вы действительно можете послушать «сырой» щебет здесь .

— Крис Мюллер
источник

3

Он не защищен платным доступом, потому что статья является открытым контентом - она лицензирована в соответствии с CC BY 3.0.

— bwDraco

@bwDraco Хороший вопрос.

— Крис Мюллер

1

Можете ли вы объяснить, почему наблюдение H1 на верхнем правом графике помечено как «перевернутое»? Я не видел нигде до того, как заметил, что H1 инвертирован, но я ясно вижу, что это так. В чем причина этого?

— зефир

@zephyr: два детектора ориентированы по-разному (Hanford NW / SW, Livingston WSW / SSE), что может быть причиной; Я просто догадываюсь.

— Чирлу

13

ЛИГО ничего не «видел». Он контролирует относительную длину путей, проходящих двумя лазерными лучами в вакуумных трубах длиной около 4 км (хотя путь прохождения лазера состоит из примерно 75 переходов вверх и вниз по плечам) и под прямым углом друг к другу.

$10^{21}$

Все событие длилось около 0,3 секунды, и след (который был во всех новостях) просто записывает долю, на которую длина рук изменяется в зависимости от времени.

Событие было (почти) одновременно записано двумя практически идентичными сетами в разных частях США. Обнаружение одного и того же сигнала в обоих детекторах исключает локальную причину возмущения, а небольшая задержка по времени между обнаружениями позволяет грубо определить местоположение источника гравитационных волн на небе.

— Роб Джеффрис
источник

Для меня не только удивительным достижением является то, что мы могли обнаружить такой слабый сигнал, но мы могли на самом деле заранее предсказать, как будет выглядеть сигнал. Я ошеломлен тем, что с помощью моделей ученый может быть совершенно уверен, что волна была вызвана столкновением двух черных дыр с массой 30 солнечных частиц (первое публично опубликованное открытие). Правила Эйнштейна !!

— Джек Р. Вудс,

6

Согласно учебному пособию GW150914 , детекторы Advanced LIGO L1 и H1 первоначально видели:

Вы можете скачать необработанные данные из этого урока.

Другие ответы показывают уже обработанные (отбеленные, отфильтрованные, сдвинутые на 7 мс, инвертированные) осциллограммы.

— niutech
источник

1

Вы правы в том, что именно так выглядят исходные потоки данных из детекторов (обратите внимание, что в своем ответе я был осторожен, чтобы сохранить «сырые» в кавычках). Чувствительная полоса детекторов находится в диапазоне от 10 Гц до 100 кГц, но в потоке необработанных данных преобладает невероятно большой (для LIGO) шум ниже 10 Гц. Вы можете увидеть это, сравнив юниты на вашем графике с теми, что на графиках, которые я разместил. Часть технологий, которые LIGO использует для достижения своей беспрецедентной цели, включает в себя передовую обработку сигналов.

— Крис Мюллер

Вы можете увидеть фактические кривые шума детекторов во время обнаружения здесь: dcc.ligo.org/public/0119/G1500623/001/…

— Крис Мюллер,

3

Фактическим механизмом измерения, который использовал LIGO, является лазерная интерферометрия, поэтому одной разумной интерпретацией того, что LIGO «видел», была бы интерференционная картина, вызванная гравитационными волнами, которая «выглядела бы» примерно так:

К сожалению, я не смог найти изображение реальных лазерных помех, о которых упоминал LIGO; это, вероятно, слишком мало для фотографии в любом случае.

Все остальные графики, которые люди связывают, - это просто графики данных интерференционной картины. Показ графика данных LIGO в качестве ответа на этот вопрос подобен отображению гистограммы изображения в качестве ответа на вопрос: «Что видит космический телескоп Хаббла?»

— user151841
источник

4

Это на самом деле интерференционная картина двух перекрывающихся лазерных лучей с различной кривизной, и это то, что можно ожидать увидеть в дешевом интерферометре (см., Например , кольца Ньютона ). Тем не менее, LIGO имеет невероятно хорошо сделанные зеркала, так что помехи на выходе детектора не имеют никаких колец, и, по сути, полностью черные в масштабе этого изображения.

— Крис Мюллер

1

Я не знаю, интересно ли вам это, но вот ссылка на статью об этих наблюдениях, которая была опубликована:

http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102

Однажды ответ выше довольно прост! В документе говорится (вкратце), что LIGO наблюдал переходный сигнал гравитационной волны, и эти наблюдения совпадают с предсказаниями формы волны, полученными из Общей теории относительности для системы, включающей две черные дыры.

— Герр шредингер
источник

4

Добро пожаловать в астрономию! Однако ответы только на ссылки обычно не приветствуются. Если вы хотите добавить что-то новое, пожалуйста, подытожите это в нескольких параграфах.

— Хоманнфан

Обновление LIGO: слухи отсутствуют .. sciencenews.org/article/… .. что LIGO, возможно, наблюдал две сталкивающиеся нейтронные звезды. Это было бы важно, поскольку это может быть впервые, когда гравитационные волны и электромагнитные волны видны из одного и того же источника.

— Джек Р. Вудс,