Белгісіздік толқындары
Осы жылдың қаңтарында LIGO обсерваториясы екі нейтрондық жұлдыздың қосылуының екінші оқиғасын тіркегені туралы хабарланды. Бұл ақпарат бұқаралық ақпарат құралдарында керемет көрінеді, бірақ көптеген ғалымдар пайда болған «гравиттік толқын астрономиясының» ашылымдарының сенімділігіне күмән келтіре бастады.
2019 жылдың сәуірінде Луизиана штатындағы Ливингстондағы LIGO детекторы Жерден шамамен 520 миллион жарық жылы қашықтықта орналасқан нысандардың тіркесімін анықтады. Ганфордта бір ғана детектормен жасалған бұл бақылау уақытша өшірілді, ал Бикеш бұл құбылысты тіркемеді, бірақ соған қарамастан оны құбылыстың жеткілікті сигналы деп санады.
Сигналды талдау GW190425 жалпы массасы Күннің массасынан 3,3 - 3,7 есе болатын екілік жүйенің соқтығысуына нұсқады (1). Бұл 2,5 пен 2,9 күн массасы аралығындағы Құс жолындағы қос нейтрондық жұлдыз жүйелерінде байқалатын массалардан анық үлкен. Бұл жаңалық бұрын байқалмаған қос нейтронды жұлдыздардың популяциясын білдіруі мүмкін деген болжам бар. Қажеттіліктен тыс тіршілік иелерінің бұлай көбеюі кез келген адамға ұнай бермейді.
1. GW190425 нейтрондық жұлдызының соқтығысуын визуализациялау.
Істің мәні мұнда GW190425 бір детектормен жазылған, ғалымдар нақты орынды анықтай алмағанын білдіреді және электромагниттік диапазонда ешқандай бақылау ізі жоқ, GW170817 жағдайындағыдай, LIGO бақылаған екі нейтрондық жұлдыздың бірінші бірігуі (бұл да күмәнді) , бірақ бұл туралы толығырақ төменде). Бұл екі нейтрондық жұлдыз емес болуы мүмкін. Мүмкін нысандардың бірі Қара тесік. Мүмкін екеуі де болды. Бірақ содан кейін олар кез келген белгілі қара тесіктерге қарағанда кішірек қара тесіктер болар еді және екілік қара тесіктердің қалыптасуына арналған модельдер қайта құрылуы керек еді.
Бейімделу үшін бұл модельдер мен теориялар тым көп. Немесе «гравитациялық толқын астрономиясы» ғарыштық бақылаудың ескі өрістерінің ғылыми қатаңдығына бейімделе бастайды ма?
Тым көп жалған позитивтер
Неміс теоретик физигі және танымал ғылым жазушысы Александр Унзикер (2) ақпан айында Medium сайтында үлкен үміттерге қарамастан, LIGO және VIRGO (3) гравитациялық толқын детекторлары кездейсоқ жалған позитивтерді қоспағанда, бір жылда қызықты ештеңе көрсетпегенін жазды. Ғалымның айтуынша, бұл қолданылған әдіске қатысты үлкен күмән тудырады.
2017 жылғы физика бойынша Нобель сыйлығының Райнер Вайсс, Барри К. Бариш және Кип С. Торнға берілуімен гравитациялық толқындарды анықтау мүмкін бе деген сұрақ біржола шешілгендей болды. Нобель комитетінің шешімі қатысты өте күшті сигналды анықтау GW150914 2016 жылдың ақпанында өткен баспасөз мәслихатында ұсынылған және екі нейтрондық жұлдыздың қосылуына жатқызылған GW170817 сигналы, өйткені басқа екі телескоп конвергентті сигналды жазды.
Содан бері олар физиканың ресми ғылыми схемасына енді. Ашылулар ынталы жауаптарды тудырды және астрономияда жаңа дәуір күтілді. Гравитациялық толқындар бұрын белгілі телескоптардың арсеналын толықтырып, бақылаудың мүлдем жаңа түрлеріне әкелетін Әлемнің «жаңа терезесі» болуы керек еді. Көпшілік бұл жаңалықты Галилейдің 1609 жылғы телескопымен салыстырды. Гравитациялық толқын детекторларының сезімталдығының жоғарылауы одан да қызықты болды. 3 жылдың сәуірінде басталған O2019 бақылау циклі кезінде ондаған қызықты ашылулар мен анықтауларға үміт артты. Дегенмен, әзірге, Унзикер, бізде ештеңе жоқ.
Дәлірек айтсақ, соңғы бірнеше айда тіркелген гравитациялық толқын сигналдарының ешқайсысы тәуелсіз түрде тексерілмеген. Оның орнына жалған позитивтер мен сигналдардың түсініксіз көп саны болды, содан кейін олар төмендетілді. Он бес оқиға басқа телескоптармен валидация сынағынан өтпеді. Сонымен қатар, сынақтан 19 сигнал алынып тасталды.
Олардың кейбіреулері бастапқыда өте маңызды деп саналды - мысалы, GW191117j ықтималдығы 28 миллиард жылда бір, GW190822c үшін - 5 миллиард жылда бір, ал GW200108v үшін - 1 100-да XNUMX болатын оқиға деп бағаланды. жылдар. Қарастырылып отырған бақылау мерзімінің бір жыл да болмағанын ескерсек, мұндай жалған деректер өте көп. Сигнал беру әдісінің өзінде бірдеңе дұрыс емес болуы мүмкін, деп түсіндірді Унзикер.
Сигналдарды «қате» ретінде жіктеу критерийлері, оның пікірінше, ашық емес. Бұл оның пікірі ғана емес. Белгілі физик-теоретик Сабина Хоссенфельдер, бұрын LIGO детекторының деректерін талдау әдістерінің кемшіліктеріне назар аударып, өз блогында былай деп түсіндірді: «Бұл менің басымды ауыртады, адамдар. Детекторыңыз неліктен сіз күтпеген нәрсені таңдайтынын білмесеңіз, ол сіз күткен нәрсені көргенде оған қалай сенуге болады?
Қателерді интерпретациялау нақты сигналдарды басқалардан бөлудің жүйелі процедурасы жоқ екенін көрсетеді, тек басқа бақылаулармен өрескел қайшылықтарды болдырмаудан басқа. Өкінішке орай, «кандидаттардың ашылуына» қатысты 53 жағдайдың ортақ бір қасиеті бар – мұны тілшіден басқа ешкім байқамады.
Бұқаралық ақпарат құралдары LIGO/VIRGO жаңалықтарын мерзімінен бұрын тойлауға бейім. Кейінгі талдаулар мен растауды іздеу сәтсіз болғанда, бірнеше ай бойы болғандай, бұқаралық ақпарат құралдарында бұдан былай ынта немесе түзету болмайды. Бұл тиімді емес кезеңде БАҚ мүлде қызығушылық танытпайды.
Тек бір анықтау сенімді
Унзикердің пікірінше, егер біз 2016 жылы ашылуы туралы жоғары хабарландырудан бері жағдайдың дамуын бақылаған болсақ, қазіргі күмәндер таң қалмауы керек. Деректерді бірінші тәуелсіз бағалауды Эндрю Д. Джексон басқаратын Копенгагендегі Нильс Бор институтының тобы жүргізді. Олардың деректерді талдауы қалған сигналдардағы таңқаларлық корреляцияны анықтады, олардың шығу тегі әлі белгісіз, команданың мәлімдемелеріне қарамастан. барлық аномалияларды қамтиды. Шикі деректерді (кең ауқымды алдын ала өңдеу мен сүзгілеуден кейін) үлгілер деп аталатындармен, яғни гравитациялық толқындардың сандық модельдеуінен теориялық күтілетін сигналдармен салыстыру кезінде сигналдар жасалады.
Дегенмен, деректерді талдау кезінде мұндай процедура сигналдың бар екендігі анықталған және оның пішіні нақты белгілі болған кезде ғана орынды болады. Әйтпесе, үлгіні талдау адастыратын құрал болып табылады. Джексон презентация кезінде мұны өте тиімді етіп, процедураны автокөлік нөмірлерін автоматты түрде суретті танумен салыстырды. Иә, бұлыңғыр кескінде дәл оқуда ешқандай проблемалар жоқ, бірақ жақын жерден өтіп бара жатқан барлық көліктерде дәл өлшем мен стильдегі нөмірлер болса ғана. Алайда, егер алгоритм «табиғаттағы» суреттерге қолданылса, ол қара дақтары бар кез келген жарқын нысанның нөмірін танитын еді. Унзикердің ойынша, гравитациялық толқындар осылай болуы мүмкін.
3. Әлемдегі гравитациялық толқын детекторларының желісі
Сигналдарды анықтау әдістемесіне қатысты басқа да күмәндар болды. Сынға жауап ретінде Копенгаген тобы үлгілерді пайдаланбай сигналдарды анықтау үшін таза статистикалық сипаттамаларды қолданатын әдісті әзірледі. Қолданылған кезде, 2015 жылдың қыркүйек айындағы бірінші оқиға әлі де нәтижелерде анық көрінеді, бірақ ... әзірге тек осы. Мұндай күшті гравитациялық толқынды бірінші детектор іске қосылғаннан кейін көп ұзамай «сәттілік» деп атауға болады, бірақ бес жылдан кейін одан әрі расталған ашылулардың болмауы алаңдаушылық туғыза бастайды. Алдағы он жылда статистикалық маңызды сигнал болмаса, болады GW150915 бірінші көру әлі де шынайы деп есептеледі ме?
Кейбіреулер кейінірек болды дейді GW170817 анықтау, яғни гамма-сәуле аймағындағы аспаптық бақылауларға және оптикалық телескоптарға сәйкес келетін қос нейтрондық жұлдыздың термоядролық сигналы. Өкінішке орай, көптеген сәйкессіздіктер бар: LIGO-ны анықтау басқа телескоптар сигналды байқағаннан кейін бірнеше сағат өткеннен кейін ғана табылды.
Үш күн бұрын ғана іске қосылған VIRGO зертханасы ешқандай белгі берген жоқ. Сонымен қатар, сол күні LIGO/VIRGO және ESA желілерінде үзіліс болды. Сигналдың нейтрондық жұлдыздардың қосылуымен үйлесімділігіне, өте әлсіз оптикалық сигналға және т.б. күмән тудырды. Екінші жағынан, гравитациялық толқындарды зерттейтін көптеген ғалымдар LIGO алған бағыт ақпараты әлдеқайда дәлірек болды деп мәлімдейді. қалған екі телескоп және олар бұл табылған кездейсоқ болуы мүмкін емес екенін айтады.
Унзикер үшін GW150914 және GW170817 деректерінің үлкен пресс-конференцияларда атап өтілген осындай алғашқы оқиғалардың «анормальды» жағдайларда алынғаны және сол кезде әлдеқайда жақсырақ техникалық жағдайларда қайта шығару мүмкін еместігі өте алаңдатарлық кездейсоқтық. ұзын қатарлардың өлшемдері.
Бұл болжамды супернованың жарылысы сияқты жаңалықтарға әкеледі (ол иллюзия болып шықты), нейтрондық жұлдыздардың бірегей соқтығысуыбұл ғалымдарды «кәдімгі даналық жылдарды қайта ойластыруға» немесе тіпті LIGO тобы өз теорияларын тым асығыс растау деп атаған 70 күндік қара дырыға мәжбүр етеді.
Унзикер гравитациялық толқын астрономиясы «көрінбейтін» (әйтпесе) астрономиялық объектілерді қамтамасыз ету үшін жағымсыз беделге ие болатын жағдай туралы ескертеді. Мұның алдын алу үшін ол әдістердің үлкен ашықтығын, пайдаланылған үлгілерді жариялауды, талдау стандарттарын және тәуелсіз расталмаған оқиғалардың жарамдылық мерзімін белгілеуді ұсынады.
