四项新检测已宣布于引力波物理与天文学研讨会,在美国马里兰大学。
自第一次检测以来,这使得检测总数达到 11 次早在2015年。
十个来自二进制合并,其中之一来自两颗中子星的合并,它们是恒星爆炸的致密遗迹。 一次黑洞合并的距离非常遥远,是天文学中观察到的最强大的爆炸。
最新消息是在人们对最初的检测提出质疑后一个月发布的。
10月下旬的一篇文章新科学家, 标题为独家:对LIGO发现引力波的严重质疑,提出了“这可能是一种幻觉”的想法。
那么,我们对自己正在探测引力波而不是看到幻象有多大信心呢?
开放接受审查
所有优秀的科学家都明白,审查和怀疑是科学的力量。
所有理论和所有知识都是临时的,因为科学慢慢地回归到我们对真相的最佳理解。 没有确定性,只有概率和统计意义。
几年前,该团队利用激光干涉仪引力波天文台(LIGO)寻找引力波,确定了宣称探测到引力波所需的统计显着性水平。
对于每个信号,我们确定误报率。 这告诉您需要等待多少年才能有均匀的机会模拟真实信号的随机信号。
迄今为止检测到的最弱信号的误报率为每五年一次,因此仍有可能是意外信号。
其他信号要强得多。 对于迄今为止检测到的三个最强信号,你必须等待宇宙年龄的 1000 倍到 100 亿倍才能偶然出现这些信号。
知道要听什么
引力波的探测有点像声学鸟类学。
想象一下,您研究鸟类并想要确定森林中鸟类的数量。 您知道各种鸟类的叫声。
当鸟叫声与你预定的叫声相符时,你会兴奋地跳起来。 它的响度告诉你它有多远。 如果它在背景噪音中非常微弱,您可能会不确定。
但你需要考虑七弦琴鸟模仿其他物种。 你怎么知道笑翠鸟的声音实际上不是七弦琴鸟发出的?
你必须非常严格才能声称森林里有笑翠鸟。 即使如此,只有进行进一步的检测,您才能充满信心。
在引力波中,我们使用称为模板的记忆声音。 黑洞质量和自旋的每种可能组合的合并都会产生一种独特的声音。 每个模板都是使用爱因斯坦的理论计算出来的排放。
在寻找引力波的过程中,我们正在使用以下方法来寻找这些罕见的声音两个 LIGO 探测器在美国和第三个探测器,处女座, 在意大利。
为了避免丢失信号或误报,需要最严格地分析数据。 庞大的团队检查数据、寻找缺陷、互相批评、审查计算机代码,最后审查拟议出版物的准确性。
不同的团队使用不同的分析方法,最后比较结果。
接下来是可重复性——一次又一次记录相同的结果。 可重复性是科学的重要组成部分。
检测到的信号
在 LIGO 首次公开宣布引力波之前,又检测到了两个信号,每个信号都由两个探测器接收到。
这增加了我们的信心,并告诉我们存在人口碰撞在那里,不仅仅是一个可能是虚假的事件。
这首次探测到引力波声音大得惊人,而且与预先确定的模板相匹配。 它太好了,以至于 LIGO 花了好几个星期试图弄清楚它是否有可能是一个恶作剧,是黑客故意注入的。
虽然 LIGO 科学家最终确信该事件是真实的,但进一步的发现大大增强了我们的信心。
2017 年 8 月,意大利的两个 LIGO 探测器和 Virgo 探测器探测到了信号。
去年 8 月 17 日,从一个完全不同但长期预测的信号类型被观察到合并中子星对,伴随着预计的伽马射线和光的爆发。
黑洞合并
目前,LIGO-Virgo合作已经完成了自2015年9月以来的所有数据的分析。
对于每个信号,我们确定两个碰撞黑洞的质量、它们产生的新黑洞的质量,以及相当粗略的距离和方向。
每个信号几乎同时在两个或三个检测器中被看到(它们间隔毫秒)。
20 个初始黑洞中,有 8 个的质量在 30 到 40 个太阳之间,6 个在 20 几岁,3 个在十几岁,只有 2 个质量低至 7 到 8 个太阳。
只有一个接近 50,这是迄今为止所见过的最大的碰撞前黑洞。
这些数字将帮助我们弄清楚所有这些黑洞是在哪里形成的、如何形成的以及有多少个。 为了回答这些重大问题,我们需要更多的信号。
(LIGO-处女座 / 弗兰克·埃拉夫斯基 / 西北大学)
新信号中最弱的是GW170729,于2017年7月29日检测到。这是一个质量为太阳50倍的黑洞与另一个质量为太阳34倍的黑洞的碰撞。
这是迄今为止最遥远的事件,很可能发生在 50 亿年前——早于 46 亿年前地球和太阳系的诞生。 尽管信号微弱,但这是迄今为止发现的最强大的引力爆炸。
但由于信号较弱,这是每五年一次误报率的检测。
LIGO 和 Virgo 的灵敏度逐年提高,并将发现更多事件。
对于计划中的新探测器,我们预计灵敏度会提高十倍。 然后我们预计大约每五分钟检测一次新信号。