Що насправді бачив LIGO? (Виявлення гравітаційних хвиль)

Я намагаюся знайти оригінальне відео / зображення того, що LIGO насправді бачив, але все, що я можу знайти, - це перекази художників гравітаційних хвиль.

Фактичного зображення не так багато. Мені вдалося знайти це в науці , і це все:

Це просто пульсація, помічена в дещо інший час від двох різних обсерваторій. Зсув ідеально підходить, переміщуючи його за різницею швидкості світла у місцях їх розташування. Таким чином є доказом гравітаційних хвиль.

Слід зазначити, що причина двох інструментів - це перехресна перевірка інших джерел вібрації. Кожна обсерваторія працює, виявляючи коливання за шкалою 4 км, аж до дуже малого порядку (1/10 000 ширини протона). Коли два порівнюються, то можна припустити, що сигнал повинен був надходити з не локального джерела, якому тільки Гравітаційні хвилі відповідають цьому визначенню.

Перш за все, я думаю, що ваше запитання викликає непорозуміння природи обсерваторій LIGO. Природа сповіщувачів полягає в тому, що вони діють як мікрофон, на відміну від камери. Це означає, що вони чутливі до гравітаційних хвиль, що надходять з більшості напрямків, але не мають можливості розрізнити, звідки хвилі прийшли. За допомогою декількох детекторів (що також необхідно для впевненого виявлення) різницю у часі між детекторами можна використати, щоб дати деяке уявлення про розташування джерела. Це також означає, що вихід детекторів - це єдиний потік даних.

Це зображення з статті у «Фізичному оглядовому листі» (не за платною стіною) є кращим підсумком того, що почув ЛІГО, ніж поточна прийнята відповідь. Я поясню панелі зверху вниз.

1. У верхній частині екрана відображаються "неочищені" сигнали, виміряні в двох детекторах, з даними Н1, накладеними на дані L1 праворуч.
2. Другий ряд панелей показує ряд різних моделей того, що загальна відносність (теорія Ейнштейна) передбачає для гравітаційних хвиль. Ці симуляції - це те, як LIGO здатний стверджувати, що вони знають, що хвиля була викликана двома зливаються чорними дірами.
3. Третій ряд панелей - це "необроблені" дані мінус моделювання.
4. Нижні панелі - це просто інший спосіб побудови «необроблених» даних, які називаються графіком часової частоти. Час знаходиться на осі x, а частота - на осі y. Для людини з поля цей сигнал є найбільш впізнаваною характеристикою злиття, відомий як щебетання. З часом рухається вперед, частота зміщується вище. Ви можете насправді слухати "сирий" щебетання тут .

LIGO нічого не "бачив". Він контролює відносну довжину шляхів, проведених двома лазерними променями у вакуумних трубах завдовжки близько 4 км (хоча лазерний шлях складається з приблизно 75 відхилень вгору та вниз по зброї) та під прямим кутом один до одного.

$10^{21}$

Вся подія тривала приблизно 0,3 секунди, і слід (про який були всі новини) просто фіксує частку, за якою довжина рук змінюється як функція часу.

Подія була (майже) одночасно записана двома майже однаковими постановками в різних куточках США. Виявлення одного і того ж сигналу в обох детекторах виключає локальну причину збудження, а невелика затримка між виявленнями дозволяє грубо розташувати джерело гравітаційної хвилі на небі.

Згідно з навчальним посібником GW150914 , це те, що спочатку бачили розширені детектори LIGO L1 і H1:

Ви можете завантажити вихідні дані з цього підручника.

Інші відповіді показують вже оброблені (побілені, відфільтровані, зміщені на 7 мс, перевернуті) форми хвиль.

Фактичним механізмом вимірювання, який використовував LIGO, є лазерна інтерферометрія, тому однією розумною інтерпретацією того, що "бачив" LIGO, буде інтерференційна картина, викликана гравітаційними хвилями, яка "виглядатиме" приблизно так:

На жаль, я не зміг знайти зображення фактичної лазерної перешкоди, про яку згадував LIGO; це, мабуть, занадто мало для фотографії.

Усі інші графіки, з якими люди посилаються, - це лише графіки даних інтерференційного шаблону. Показати графік даних LIGO як відповідь на це питання - це як показати гістограму зображення як відповідь на запитання "Що бачить космічний телескоп Хаббла?"

Я не знаю, чи це вам цікаво, але ось посилання статті, яка була опублікована про ці спостереження:

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

Як тільки відповідь вище буде досить однозначною! У статті йдеться (коротко) про те, що LIGO спостерігав перехідний сигнал гравітаційної хвилі, і ці спостереження відповідають прогнозам форми сигналу, отриманих загальною відносністю для системи, що включає дві чорні діри.