O que o LIGO realmente viu? (Descoberta das ondas gravitacionais)

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Estou tentando encontrar um vídeo / imagem original do que o LIGO realmente viu, mas tudo o que posso encontrar são representações artísticas de ondas gravitacionais.

Scott Taylor
fonte
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Como discutido na minha resposta abaixo, o LIGO é mais um microfone do que uma câmera; portanto, faz mais sentido falar sobre o que ouvimos do que sobre o que vimos. Você pode ouvir o sinal aqui: youtube.com/watch?v=TWqhUANNFXw
Chris Mueller
Uma metáfora melhor não seria um sismômetro ?
user151841
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@ user151841 Na verdade não. Os sismômetros têm três fluxos de dados de saída: aceleração em x, ye z. Além disso, acho que os microfones são mais intuitivamente familiares ao público não científico do que os sismômetros. Os detectores LIGO também são especialmente adequados para serem comparados a um microfone, porque a banda sensível dos detectores está completamente dentro do alcance da audição humana.
22316 Chris Mueller
Se queremos ser pedantes, tecnicamente a medição do LIGO é um vídeo real com uma câmera real. Tudo o que eles fazem é receber feeds de vídeo contínuos do padrão de interferência do laser recombinado. É necessário muito processamento matemático para produzir os gráficos nas respostas abaixo. Realmente esse vídeo é o que eles realmente "viram".
Zephyr
certamente alguém "remisturou" o áudio para um áudio que possa ser ouvido por humanos? onde estão esses caras? seria fantástico ouvi-lo, ter uma noção do ataque / decadência / extensão etc. certamente isso existe? tudo o que você precisa fazer é modular o número de oitavas certo?
precisa saber é o seguinte

Respostas:

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A imagem real não é muito. Consegui encontrá-lo na Science , e isso é tudo:

insira a descrição da imagem aqui

É apenas uma onda, vista em momentos ligeiramente diferentes de dois observatórios diferentes. A mudança se encaixa perfeitamente, mudando-a pela velocidade da diferença de luz em suas localizações. Assim é a prova das ondas de gravidade.

Deve-se notar que a razão pela qual existem dois instrumentos é fornecer uma verificação cruzada com outras fontes de vibração. Cada observatório trabalha detectando vibrações em uma escala de 4 km, até uma ordem muito pequena de magnitude (1/1000 da largura de um próton). Quando os dois são comparados, pode-se assumir que o sinal deve ter vindo de uma fonte não local, que apenas as ondas de gravidade se encaixam nessa definição.

PearsonArtPhoto
fonte
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A fonte original é journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/…
Stop Harming Monica
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"A imagem real não é muito", "é tudo o que é". Seu tom subestima o quão impressionante é realmente IMO;). Claro, sou um pouco tendenciosa.
22316 Chris Mueller
Como os dois locais de observação coordenam seus horários em relação a um relógio compartilhado ou comum? Eles estão se referindo ao mesmo relógio atômico e fazendo ajustes para "latência", o tempo que leva para obter o tempo?
TRomano
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@TRomano Usamos GPS com precisão de 10s de nanossegundos. Você pode ler mais sobre o sistema Aligo tempo aqui: authors.library.caltech.edu/20471/1/...
Chris Mueller
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@ ChrisMueller: Eu suspeitava que fosse GPS, mas não tive tempo de procurá-lo naquele momento. Obrigado!
Pearsonartphoto
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Antes de tudo, acho que sua pergunta esconde um mal-entendido da natureza dos observatórios do LIGO. A natureza dos detectores é que eles agem como um microfone, ao contrário de uma câmera. O que isso significa é que eles são sensíveis às ondas gravitacionais que chegam da maioria das direções, mas não têm capacidade de distinguir de onde as ondas vieram. Ao usar vários detectores (o que também é necessário para uma detecção confiável), a diferença de tempo entre os detectores pode ser usada para dar uma idéia da localização da fonte. Isso também significa que a saída dos detectores é um único fluxo de dados.

Esta imagem do artigo em Physical Review Letters (não atrás de um paywall) é um resumo melhor do que o LIGO ouviu do que a resposta atualmente aceita. Vou explicar os painéis de cima para baixo.

  1. Os painéis superiores mostram os sinais "brutos" medidos nos dois detectores com os dados H1 sobrepostos nos dados L1 à direita.
  2. A segunda linha de painéis mostra várias simulações diferentes do que a relatividade geral (teoria de Einstein) prevê para as ondas gravitacionais. Essas simulações são como o LIGO é capaz de afirmar que eles sabem que a onda foi causada por dois buracos negros em fusão.
  3. A terceira linha de painéis são os dados "brutos" menos as simulações.
  4. Os painéis inferiores são simplesmente outra maneira de plotar os dados "brutos" chamados de plotagem de frequência de tempo. O tempo está no eixo x e a frequência está no eixo y. Para uma pessoa do campo, esse sinal é a característica mais reconhecível de uma fusão, conhecida como chirp. À medida que o tempo avança, a frequência muda mais. Você pode realmente ouvir o chilrear 'cru' aqui .

insira a descrição da imagem aqui

Chris Mueller
fonte
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Não está protegido por paywall porque o documento é de conteúdo aberto - é licenciado sob o CC BY 3.0.
BwDraco 17/02
@bwDraco Bom ponto.
22316 Chris Mueller
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Você pode explicar por que a observação H1 no gráfico superior direito é marcada como "invertida"? Não vi em nenhum outro lugar antes de observar que o H1 está invertido, mas posso ver claramente que é esse o caso. Qual o motivo disso?
precisa
@zephyr: Os dois detectores são orientados de maneira diferente (Hanford NW / SW, Livingston WSW / SSE), esse pode ser o motivo; Só estou adivinhando.
chirlu
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O LIGO não "viu" nada. Ele monitora os comprimentos relativos dos caminhos percorridos por dois raios laser em tubos de vácuo com cerca de 4 km de comprimento (embora o caminho do laser consista em cerca de 75 viagens para cima e para baixo nos braços) e em ângulos retos.

1021

Todo o evento durou cerca de 0,3 segundos e o rastreio (que tem sido notícia em todos os lugares) simplesmente registra a fração pela qual o comprimento dos braços muda em função do tempo.

O evento foi (quase) simultaneamente gravado por duas configurações quase idênticas em diferentes partes dos EUA. A detecção do mesmo sinal nos dois detectores descarta uma causa local da perturbação, e o pequeno atraso de tempo entre as detecções permite uma localização aproximada da fonte de ondas gravitacionais no céu.

Rob Jeffries
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Para mim, não é apenas uma conquista incrível que pudéssemos detectar um sinal tão pequeno, mas também poderíamos prever antecipadamente como seria o sinal. Estou surpreso que, ao usar modelos, o cientista possa ter certeza de que a onda foi produzida por dois buracos negros de 30 massas solares colidindo (a primeira descoberta divulgada publicamente). Regras de Einstein !!
Jack R. Woods,
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De acordo com o tutorial GW150914 , foi o que os detectores Advanced LIGO L1 e H1 viram originalmente:

insira a descrição da imagem aqui

Você pode baixar os dados brutos deste tutorial.

As outras respostas mostram formas de onda já processadas (branqueadas, filtradas, deslocadas em 7 ms, invertidas).

niutech
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Você está certo de que é assim que os fluxos de dados brutos dos detectores se parecem (observe que, em minha resposta, tomei cuidado para manter 'bruto' entre aspas). A banda sensível dos detectores varia de 10 Hz a 100 kHz, mas o fluxo de dados brutos é dominado pelo ruído incrivelmente grande (para LIGO) abaixo de 10 Hz. Você pode ver isso comparando as unidades em sua plotagem com as das plotagens que publiquei. Parte das tecnologias que a LIGO emprega para atingir seu objetivo sem precedentes envolve o processamento avançado de sinais.
22316 Chris Mueller
Você pode ver as curvas de ruído reais dos detectores por volta da hora da detecção aqui: dcc.ligo.org/public/0119/G1500623/001/…
Chris Mueller
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O mecanismo real de medição usado pelo LIGO é a interferometria a laser; portanto, uma interpretação razoável do que o LIGO "viu" seria o padrão de interferência causado pelas ondas de gravidade, que "se pareceriam" com algo assim:

insira a descrição da imagem aqui

Infelizmente, não consegui encontrar uma imagem da interferência real do laser mencionada pelo LIGO; provavelmente é pequeno demais para a fotografia.

Todos os outros gráficos que as pessoas estão vinculando são apenas gráficos dos dados do padrão de interferência. Mostrar um gráfico dos dados do LIGO como resposta a esta pergunta é como mostrar um histograma de imagem como resposta à pergunta: "O que o telescópio espacial Hubble vê?"

user151841
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Este é realmente o padrão de interferência de dois feixes de laser sobrepostos com diferentes curvaturas, e é o que se espera ver em um interferômetro barato (veja, por exemplo, os anéis de Newton ). No entanto, o LIGO possui espelhos incrivelmente bem feitos, de modo que a interferência na saída do detector não possui anéis e, de fato, é completamente preta na escala desta imagem.
22316 Chris Mueller
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Não sei se é interessante para você, mas aqui está o link do artigo publicado sobre essas observações:

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

Uma vez que a resposta acima é bastante direta! O que o artigo diz (em resumo) é que o LIGO observou um sinal de onda gravitacional transitório e essas observações correspondem às previsões da forma de onda derivada pela Relatividade Geral para o sistema que envolve dois buracos negros.

Herr Schrödinger
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Bem-vindo à astronomia! No entanto, as respostas somente de links geralmente são desestimuladas. Se você tem algo novo a acrescentar, resuma-o em alguns parágrafos.
Hohmannfan
Atualização do LIGO: Rumores estão vazios .. sciencenews.org/article/… .. que o LIGO pode ter observado duas estrelas de nêutrons em colisão. Isso seria significativo, pois poderia ser a primeira vez que ondas gravitacionais e ondas eletromagnéticas são vistas da mesma fonte.
Jack R. Woods