Golwe van onsekerheid
In Januarie vanjaar is berig dat die LIGO-sterrewag moontlik die tweede gebeurtenis van die samesmelting van twee neutronsterre aangeteken het. Hierdie inligting lyk goed in die media, maar baie wetenskaplikes begin ernstige twyfel hê oor die betroubaarheid van die ontdekkings van die opkomende "swaartekraggolf-astronomie".
In April 2019 het die LIGO-detektor in Livingston, Louisiana, 'n kombinasie van voorwerpe opgespoor wat ongeveer 520 miljoen ligjare van die Aarde af geleë is. Hierdie waarneming, wat met slegs een detektor gemaak is, by Hanford, was tydelik gedeaktiveer, en Maagd het nie die verskynsel geregistreer nie, maar het dit nietemin as 'n voldoende sein van die verskynsel beskou.
Seinanalise GW190425 het gewys op die botsing van 'n binêre stelsel met 'n totale massa van 3,3 - 3,7 keer die massa van die Son (1). Dit is duidelik groter as die massas wat algemeen in binêre neutronsterstelsels in die Melkweg waargeneem word, wat tussen 2,5 en 2,9 sonmassas is. Daar is voorgestel dat die ontdekking 'n populasie van dubbelneutronsterre kan verteenwoordig wat nog nie voorheen waargeneem is nie. Nie almal hou bo nodig van hierdie vermenigvuldiging van wesens nie.
1. Visualisering van die botsing van die neutronster GW190425.
Feit is dat GW190425 deur 'n enkele detektor aangeteken is, beteken dat wetenskaplikes nie die presiese ligging kon bepaal nie, en daar is geen waarnemingsspoor in die elektromagnetiese reeks nie, soos in die geval van GW170817, die eerste samesmelting van twee neutronsterre wat deur LIGO waargeneem is (wat ook twyfelagtig is) , maar meer daaroor hieronder). Dit is moontlik dat dit nie twee neutronsterre was nie. Miskien een van die voorwerpe Swart gat. Miskien was albei. Maar dan sou hulle kleiner swart gate wees as enige bekende swart gat, en modelle vir die vorming van binêre swart gate sou herbou moes word.
Daar is te veel van hierdie modelle en teorieë om by aan te pas. Of dalk sal "gravitasiegolf-astronomie" begin aanpas by die wetenskaplike strengheid van die ou velde van ruimtewaarneming?
Te veel vals positiewes
Alexander Unzicker (2), 'n Duitse teoretiese fisikus en gerespekteerde gewilde wetenskaplike skrywer, het in Februarie op Medium geskryf dat, ten spyte van groot verwagtinge, die LIGO en VIRGO (3) gravitasiegolfverklikkers niks interessants in 'n jaar getoon het nie, behalwe vir willekeurige vals positiewes. Volgens die wetenskaplike laat dit ernstige twyfel ontstaan oor die metode wat gebruik word.
Met die 2017 Nobelprys in Fisika wat aan Rainer Weiss, Barry K. Barish en Kip S. Thorne toegeken is, het dit gelyk of die vraag of gravitasiegolwe opgespoor kon word, eens en vir altyd afgehandel is. Die besluit van die Nobelkomitee gaan oor uiters sterk seinbespeuring GW150914 wat tydens 'n perskonferensie in Februarie 2016 aangebied is, en die reeds genoemde sein GW170817, wat toegeskryf is aan die samesmelting van twee neutronsterre, aangesien twee ander teleskope 'n konvergerende sein opgeneem het.
Sedertdien het hulle die amptelike wetenskaplike skema van fisika betree. Die ontdekkings het entoesiastiese reaksies ontlok, en 'n nuwe era in sterrekunde is verwag. Gravitasiegolwe was veronderstel om 'n "nuwe venster" na die Heelal te wees, wat bydra tot die arsenaal van voorheen bekende teleskope en tot heeltemal nuwe tipes waarneming gelei het. Baie het hierdie ontdekking vergelyk met Galileo se 1609-teleskoop. Selfs meer entoesiasties was die verhoogde sensitiwiteit van gravitasiegolfverklikkers. Hoop vir tientalle opwindende ontdekkings en opsporings tydens die O3-waarnemingsiklus wat in April 2019 begin het, was groot. Tot dusver, merk Unziker op, het ons egter niks nie.
Om presies te wees, geen van die gravitasiegolfseine wat die afgelope paar maande aangeteken is, is onafhanklik geverifieer nie. In plaas daarvan was daar 'n onverklaarbare groot aantal vals positiewe en seine, wat toe afgegradeer is. Vyftien gebeurtenisse het die valideringstoets met ander teleskope gedruip. Daarbenewens is 19 seine uit die toets verwyder.
Sommige van hulle is aanvanklik as baie betekenisvol beskou - byvoorbeeld, GW191117j is geskat as 'n gebeurtenis met 'n waarskynlikheid van een in 28 miljard jaar, vir GW190822c - een in 5 biljoen jaar, en vir GW200108v - 1 uit 100 XNUMX. jare. As in ag geneem word dat die waarnemingstydperk wat oorweeg word nie eers 'n hele jaar was nie, is daar baie sulke vals positiewes. Daar is dalk iets fout met die seinmetode self, sê Unziker.
Die kriteria om seine as "foute" te klassifiseer, is na sy mening nie deursigtig nie. Dit is nie net sy mening nie. Bekende teoretiese fisikus Sabine Hossenfelder, wat voorheen tekortkominge in LIGO-detektor-data-analisemetodes uitgewys het, het op haar blog kommentaar gelewer: “Dit gee my 'n hoofpyn, mense. As jy nie weet hoekom jou detektor iets optel wat nie blyk te wees wat jy verwag nie, hoe kan jy dit vertrou as dit sien wat jy verwag?
Foutinterpretasie dui daarop dat daar geen sistematiese prosedure is om werklike seine van ander te skei nie, behalwe om flagrante teenstrydighede met ander waarnemings te vermy. Ongelukkig het soveel as 53 gevalle van "kandidaat-ontdekkings" een ding in gemeen - niemand behalwe die verslaggewer het dit opgemerk nie.
Die media is geneig om LIGO/VIRGO-ontdekkings voortydig te vier. Wanneer daaropvolgende ontledings en soektogte na bevestiging misluk, soos dit al vir etlike maande was, is daar nie meer entoesiasme of regstelling in die media nie. In hierdie minder effektiewe stadium toon die media glad nie belangstelling nie.
Slegs een opsporing is seker
Volgens Unziker, as ons die ontwikkeling van die situasie sedert die hoëprofiel-openingsaankondiging in 2016 gevolg het, behoort die huidige twyfel nie as 'n verrassing te kom nie. Die eerste onafhanklike evaluering van die data is uitgevoer deur 'n span by die Niels Bohr Instituut in Kopenhagen onder leiding van Andrew D. Jackson. Hul ontleding van die data het vreemde korrelasies in die oorblywende seine aan die lig gebring, waarvan die oorsprong nog onduidelik is, ondanks die span se bewerings dat alle afwykings ingesluit. Seine word gegenereer wanneer rou data (na uitgebreide voorafverwerking en filtering) vergelyk word met sogenaamde sjablone, dit wil sê teoreties verwagte seine van numeriese simulasies van gravitasiegolwe.
By die ontleding van data is so 'n prosedure egter slegs gepas wanneer die bestaan van die sein vasgestel is en die vorm daarvan presies bekend is. Andersins is patroonanalise 'n misleidende hulpmiddel. Jackson het dit baie effektief gemaak tydens die aanbieding en die prosedure vergelyk met outomatiese beeldherkenning van motornommerplate. Ja, daar is geen probleme met akkurate lees op 'n vaag beeld nie, maar slegs as alle motors wat naby verbyry, nommerplate van presies die regte grootte en styl het. As die algoritme egter op beelde "in die natuur" toegepas word, sal dit die nommerplaat van enige helder voorwerp met swart kolle herken. Dit is wat Unziker dink met gravitasiegolwe kan gebeur.
3. Netwerk gravitasiegolfdetektors in die wêreld
Daar was ander twyfel oor die seinopsporingsmetodologie. In reaksie op kritiek het die Kopenhagen-groep 'n metode ontwikkel wat suiwer statistiese kenmerke gebruik om seine op te spoor sonder die gebruik van patrone. Wanneer dit toegepas word, is die eerste voorval van September 2015 nog duidelik sigbaar in die resultate, maar ... tot dusver net hierdie een. So ’n sterk gravitasiegolf kan kort ná die bekendstelling van die eerste detektor “sterkte” genoem word, maar ná vyf jaar begin die gebrek aan verdere bevestigde ontdekkings kommer wek. As daar geen statisties beduidende sein in die volgende tien jaar is nie, sal daar wees eerste waarneming van GW150915 steeds as eg beskou?
Sommige sal sê dat dit later was opsporing van GW170817, dit wil sê die termonukleêre sein van 'n binêre neutronster, in ooreenstemming met instrumentele waarnemings in die gammastraalgebied en optiese teleskope. Ongelukkig is daar baie teenstrydighede: die opsporing van LIGO is eers 'n paar uur ontdek nadat ander teleskope die sein opgemerk het.
Die VIRGO-laboratorium, wat slegs drie dae vroeër van stapel gestuur is, het geen herkenbare sein gegee nie. Boonop was daar op dieselfde dag 'n netwerkonderbreking by LIGO/VIRGO en ESA. Daar was twyfel oor die versoenbaarheid van die sein met 'n neutronstersamesmelting, 'n baie swak optiese sein, ens. Aan die ander kant beweer baie wetenskaplikes wat gravitasiegolwe bestudeer dat die rigtinginligting wat deur LIGO verkry is, baie meer akkuraat was as die inligting van die ander twee teleskope, en hulle sê dat die vonds nie toevallig kon gewees het nie.
Vir Unziker is dit 'n taamlik ontstellende toeval dat die data vir beide GW150914 en GW170817, die eerste gebeurtenisse van sy soort wat by groot perskonferensies opgemerk is, onder "abnormale" omstandighede verkry is en nie onder veel beter tegniese toestande destyds weergegee kon word nie. metings van lang reekse.
Dit lei tot nuus soos 'n vermeende supernova-ontploffing (wat blykbaar 'n illusie was), unieke botsing van neutronsterredit dwing wetenskaplikes om "jare van konvensionele wysheid te heroorweeg" of selfs 'n 70-son-swartgat, wat die LIGO-span te haastige bevestiging van hul teorieë genoem het.
Unziker waarsku teen 'n situasie waarin gravitasiegolf-astronomie 'n berugte reputasie sal kry vir die verskaffing van "onsigbare" (andersins) astronomiese voorwerpe. Om te voorkom dat dit gebeur, bied dit groter deursigtigheid van metodes, publikasie van die sjablone wat gebruik word, standaarde van analise, en die opstel van 'n vervaldatum vir gebeure wat nie onafhanklik bekragtig word nie.
