चौथी बार गुरुत्वाकर्षण तरंगों ने पकड़ा: नए उन्नत कन्या डिटेक्टर ने कैसे मदद की

आज, गुरुत्व तरंगों की नई पहचान (GW170814) के बारे में एलआईजीओ और कन्या सहयोग की घोषणा (पीआरएल में प्रकाशित होगी, लेख यहां पढ़ा जा सकता है)। पहली तीन घटनाओं ( एक , दो , तीन ) को संयुक्त राज्य अमेरिका में दो एलआईजीओ डिटेक्टरों पर दर्ज किया गया था। 1 अगस्त को, इटली में स्थित यूरोपीय उन्नत VIRGO डिटेक्टर, टिप्पणियों में शामिल हो गए। और 14 अगस्त को, तीन ब्लैक डिटेक्टरों द्वारा दो ब्लैक होल के संगम से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया गया था।


गुरुत्वाकर्षण तरंगों के सभी पंजीकृत स्रोतों के स्थान का आकलन। GW170814 को तीन डिटेक्टरों के डेटा के उपयोग के कारण बहुत अधिक सटीकता के साथ परिभाषित किया गया है।

सिग्नल के बारे में

शीर्ष पंक्ति: तीन एलआईजीओ हनफोर्ड, एलआईजीओ लिविंगस्टन और कन्या डिटेक्टरों के लिए सिग्नल-टू-शोर अनुपात; मध्य पंक्ति: समय के साथ सिग्नल के स्पेक्ट्रम में परिवर्तन; नीचे पंक्ति: समय संकेत (रंग), फ़िल्टर्ड सिग्नल (ग्रे) और सुपरिम्पोज्ड जीआर मॉडल (काला)

पिछले तीन बार की तरह, सिग्नल का स्रोत सौर द्रव्यमान के ब्लैक होल का विलय लगभग 25 बिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर 25 और 30 था। विलय के परिणामस्वरूप, सौर एक से 53 के द्रव्यमान के साथ एक ब्लैक होल का गठन किया गया था, और ~ 2.7 सौर द्रव्यमान को गुरुत्वाकर्षण तरंगों में बदल दिया गया था। 18 से सिग्नल-टू-शोर अनुपात 27 हजार वर्षों में एक गलत सिग्नल 1 की संभावना देता है। संकेत खुद जीआर के साथ अच्छी तरह से संबंध रखता है, यहां कोई आश्चर्य नहीं है। सबसे दिलचस्प तीन डिटेक्टरों पर पता लगाने का तथ्य है, और अतिरिक्त ज्ञान जो हम इससे प्राप्त कर सकते हैं।

उन्नत कुँवारी

यूरोपीय डिटेक्टर इटली में पीसा के पास स्थित है। कन्या सहयोग इटली, फ्रांस, हॉलैंड, पोलैंड और हंगरी के वैज्ञानिकों को एक साथ लाता है। डिटेक्टर स्वयं उन्नत एलआईजीओ के समान है, लेकिन कई कारकों के कारण कम संवेदनशीलता के साथ: यह कुछ हद तक कम है - इंटरफेरोमीटर की हाथ की लंबाई 3 किमी है, 4 नहीं, जैसा कि एलआईजीओ में है; दर्पण के निलंबन धातु से बने होते हैं (कम गुणवत्ता कारक और अधिक थर्मल शोर); लेजर कम शक्तिशाली है; कार्यान्वयन के पहले चरण में शोर नियंत्रण और फ़िल्टरिंग सिस्टम।

नतीजतन, उच्च आवृत्तियों पर संवेदनशीलता LIGO की तुलना में कई गुना कम है, और डिटेक्टर स्वयं काफी शोर है। 50 हर्ट्ज पर बिजली की आपूर्ति का अनफ़िल्टर्ड शोर, साथ ही विभिन्न नियंत्रण संकेतों से चोटियां, स्पेक्ट्रम पर स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं।


डिटेक्टरों का वर्णक्रमीय शोर घनत्व (फ़िल्टर किए गए ज्ञात शोर के साथ)। शोर जितना कम होगा, डिटेक्टर की संवेदनशीलता उतनी ही अधिक होगी।

तीसरे डिटेक्टर का पता लगाने में कैसे मदद मिलती है?

कन्या की कम संवेदनशीलता शोर में संकेत को पहचानना मुश्किल बना देती है (जैसा कि लेख में दूसरी तस्वीर में देखा जा सकता है), और एलआईजीओ के बिना इस संकेत को पर्याप्त रूप से विश्वसनीय नहीं माना जाएगा। हालांकि, दो LIGO डिटेक्टरों के साथ संयोजन में, यह आपको अधिक सटीकता के साथ स्रोत स्थान को त्रिकोणित करने की अनुमति देता है।


वह क्षेत्र जहाँ सिग्नल स्रोत आकाश में स्थित होता है: पीला - केवल LIGO, हरा - LIGO और कन्या एक साथ, स्थान का बैंगनी - बायेसियन अनुमान, LIGO और कन्या पर आधारित मॉडल के सभी मापदंडों को ध्यान में रखते हुए। सही: अनुमानित स्रोत सीमा।

इसके अलावा, तीसरा डिटेक्टर, एक अलग विमान में स्थित है, जो किसी को व्यस्त कणों के ध्रुवीकरण के लिए अनुमान लगाने की अनुमति देता है। सामान्य सापेक्षता में, गुरुत्वाकर्षण तरंगें अपने प्रसार की दिशा के लिए लंबवत स्थान को खिंचाव और संपीड़ित करती हैं, और दो ध्रुवीकरण होते हैं (x और +)

टॉम डन द्वारा चित्र

जब एचडब्ल्यू डिटेक्टर पर कड़ाई से लंबवत इंटरफेरोमीटर के विमान पर पहुंचता है और हथियारों का उन्मुखीकरण ध्रुवीकरण के साथ मेल खाता है, तो संकेत आयाम अधिकतम तक पहुंचता है। यदि, उदाहरण के लिए, एक एक्स ध्रुवीकृत लहर एक डिटेक्टर पर आती है, तो उसके सापेक्ष 45 डिग्री घुमाया जाता है, दोनों बाहों को एक ही तरह से फैलाया जाता है, और आउटपुट पर हस्तक्षेप पैटर्न नहीं बदलता है, अर्थात कोई संकेत नहीं होगा। यदि LIGO और कन्या जैसे विभिन्न विमानों में स्थित दो डिटेक्टर हैं, तो संकेत आयाम केवल प्रसार की दिशा के सापेक्ष ढलान के कारण भिन्न नहीं होगा, बल्कि ध्रुवीकरण के संबंध में डिटेक्टर के अलग अभिविन्यास के कारण भी होगा। यह एचएस के ध्रुवीकरण का अनुमान लगाना संभव बनाता है। दोनों LIGO डिटेक्टर लगभग एक ही विमान में हैं और एक करीबी अभिविन्यास है, लेकिन कन्या एक बड़े कोण पर स्थित है, जो अनुमानों में बहुत सुधार करता है।

यहां एक दिलचस्प बिंदु निम्नलिखित है: गुरुत्वाकर्षण के मीट्रिक सिद्धांत (और जीआर उनमें से केवल एक है) न केवल टेंसर (जीआर के रूप में) की अनुमति देते हैं, बल्कि वेक्टर और स्केलर ध्रुवीकरण भी करते हैं। ध्रुवीकरण को मापने की क्षमता हमें यह जांचने की अनुमति देती है कि क्या हम वास्तव में टेन्सर ध्रुवीकरण को मापते हैं। इसके लिए, विलय के लिए समान गणना, जैसा कि जीआर के मामले में, स्केलर या वेक्टर ध्रुवीकरण की धारणा के तहत किया जाता है, और परिणाम की तुलना वास्तविक संकेत के साथ की जाती है। परिणामस्वरूप, विशुद्ध रूप से स्केलर या विशुद्ध रूप से वेक्टर की तुलना में जीआर अधिक संभावित मॉडल बन जाता है।

आगे क्या है?

टिप्पणियों का दूसरा चक्र पूरा हो गया है, और वैज्ञानिक डेटा को संसाधित करते हैं। डिटेक्टर सेवा में हैं, और अगले विज्ञान चक्र एक साल में कहीं शुरू होगा। इस समय के दौरान, लेज़रों की शक्ति में वृद्धि की जाएगी, प्रकाश के बिखरने से होने वाले नुकसान को कम किया जाएगा, और, संभवतः, संपीड़ित प्रकाश को जोड़ा जाएगा ।

देखते रहो!

की आपूर्ति करता है

1. BH के विलय का सुंदर अनुकरण
   
   
2. जीवी के स्रोतों के साथ आकाश की सुंदर तस्वीर

   
   
3. स्प्रिंग्स के साथ इंटरएक्टिव आकाश का नक्शा
4. एक पिछले लेख और इसके बारे में चर्चा में, मैं कैसे grav का पता लगाने में मैला था। तरंगें उनके प्रसार की गति का अनुमान लगाने में मदद कर सकती हैं।
   
   
   विवरण

   विशेष रूप से, मैंने कहा कि "ट्राइजंक्शन" के लिए दो डिटेक्टरों का उपयोग इस गति का एक अच्छा आकलन दे सकता है।
   यह सच नहीं है, यदि आप केवल दो डिटेक्टरों के बीच सिग्नल की देरी से गति का मूल्यांकन करते हैं, तो आप केवल इस गति को सीमित कर सकते हैं। दो डिटेक्टरों का उपयोग करके प्रचार की दिशा निर्धारित करना मुश्किल है, और यहां तक ​​कि सभी डिटेक्टरों के डेटा का उपयोग करते हुए, लेकिन सभी अनिश्चितताओं को ध्यान में रखते हुए, अनुमान 50% की सटीकता के साथ दिया जा सकता है। यहां तक ​​कि तीन डिटेक्टर एक प्रतिशत के भीतर काफी कम सटीकता देते हैं। यहाँ आप और अधिक पढ़ सकते हैं।
   मैंने जो अनुमान दिया वह अनुमान कब्रों के फैलाव के लिए आता है। लहरें, जीआर की वैधता मानती हैं। यही है, पता लगाने से हमें बहुत सटीकता के साथ यह कहने की अनुमति मिलती है कि जीडब्ल्यू का फैलाव नहीं है, और इसलिए, जीआर के अनुसार, उनकी गति प्रकाश की गति के बराबर है।
   सुधार के लिए सर्गेई 3 एलो का धन्यवाद।