Nkoj ntawm kev tsis paub meej

Thaum Lub Ib Hlis Ntuj xyoo no, nws tau tshaj tawm tias LIGO soj ntsuam tau sau dab tsi yuav yog qhov thib ob ntawm kev sib koom ua ke ntawm ob lub hnub qub neutron. Cov ntaub ntawv no zoo nkaus li zoo hauv kev tshaj xov xwm, tab sis ntau tus kws tshawb fawb tau pib muaj kev tsis ntseeg loj txog kev ntseeg siab ntawm qhov kev tshawb pom ntawm lub nascent "gravitational yoj astronomy."

Thaum lub Plaub Hlis 2019, lub LIGO detector nyob rau hauv Livingston, Louisiana, nrhiav tau ib tug ua ke ntawm cov khoom nyob rau hauv kwv yees li 520 lab lub teeb xyoo ntawm lub ntiaj teb. Qhov kev soj ntsuam no, ua los ntawm ib lub tshuab ntes, ntawm Hanford, tau ua tsis taus ib ntus, thiab Virgo tsis tau sau npe rau qhov tshwm sim, tab sis txawm li cas los xij suav tias yog lub teeb liab txaus ntawm qhov tshwm sim.

Cov teeb liab tsom xam GW190425 qhia txog kev sib tsoo ntawm binary system nrog tag nrho cov huab hwm coj ntawm 3,3 - 3,7 npaug ntawm qhov loj ntawm lub hnub (1). Qhov no yog kom meej meej loj dua li cov huab hwm coj feem ntau pom nyob rau hauv binary neutron hnub qub systems nyob rau hauv Milky Way, uas muaj li ntawm 2,5 mus rau 2,9 hnub ci masses. Nws tau raug qhia tias qhov kev tshawb pom tuaj yeem sawv cev rau cov pej xeem ntawm binary neutron hnub qub uas tsis tau pom yav dhau los. Tsis yog txhua tus nyiam qhov kev sib faib ntawm cov tsiaj no dhau qhov tsim nyog.

1. Kev pom kev sib tsoo ntawm lub hnub qub neutron GW190425.

Point yog tias GW190425 tau khaws los ntawm ib lub tshuab ntes txhais tau tias cov kws tshawb fawb tsis tuaj yeem txheeb xyuas qhov chaw, thiab tsis muaj kev soj ntsuam kos npe hauv cov khoom siv hluav taws xob, ib yam li GW170817, thawj qhov kev sib koom ua ke ntawm ob lub hnub qub neutron tau soj ntsuam los ntawm LIGO (uas kuj muaj lus nug, tab sis. ntxiv rau qhov hauv qab no). Nws yog qhov ua tau tias cov no tsis yog ob lub hnub qub neutron. Tej zaum ib qho ntawm cov khoom Qhov dub. Tej zaum ob leeg tau. Tab sis tom qab ntawd lawv yuav yog qhov me me dua li qhov paub qhov dub, thiab cov qauv ntawm kev tsim ntawm binary black qhov yuav tsum tau rov tsim dua.

Muaj ntau ntau ntawm cov qauv thiab kev xav kom hloov mus rau. Los yog tej zaum "gravitational yoj astronomy" yuav pib hloov mus rau kev tshawb fawb nruj ntawm thaj chaw qub ntawm kev soj ntsuam qhov chaw?

Muaj ntau qhov tsis zoo

Alexander Unsicker (2), German theoretical physicist thiab hwm tus sau ntawm cov ntawv nyeem nrov, tau sau thaum Lub Ob Hlis Ntuj hauv lub vev xaib Nruab Nrab tias, txawm tias muaj kev cia siab loj heev, cov ntsuas nthwv dej gravitational LIGO thiab VIRGO (3) tsis tau qhia dab tsi nthuav hauv ib xyoos, tsuas yog random cuav zoo. Raws li tus kws tshawb fawb, qhov no ua rau muaj kev tsis ntseeg loj txog txoj kev siv.

Nrog rau qhov khoom plig ntawm Nobel nqi zog hauv Physics hauv 2017 rau Rainer Weiss, Barry K. Barish thiab Kip S. Thorne, cov lus nug ntawm seb cov nthwv dej gravitational puas tuaj yeem kuaj pom zoo li yuav daws tau ib zaug thiab rau tag nrho. Qhov kev txiav txim siab ntawm Nobel Committee txhawj xeeb muaj zog heev teeb liab nrhiav GW150914 tau nthuav tawm ntawm lub rooj sib tham xov xwm thaum Lub Ob Hlis 2016, thiab cov teeb liab uas twb tau hais lawm GW170817, uas tau raug ntaus nqi los ntawm kev sib koom ua ke ntawm ob lub hnub qub neutron, txij li ob lub telescopes tau kaw lub teeb liab sib txuas.

Txij thaum ntawd los lawv tau nkag mus rau lub tswv yim scientific ntawm physics. Cov kev tshawb pom tau ua rau muaj kev txaus siab rau cov lus teb, thiab yuav tsum muaj lub sijhawm tshiab hauv astronomy. Lub gravitational nthwv dej yuav tsum dhau los ua "lub qhov rais tshiab" rau hauv Lub Ntiaj Teb, ntxiv rau lub arsenal ntawm lub koob yees duab yav dhau los paub thiab ua rau cov kev soj ntsuam tshiab. Ntau tus piv qhov kev tshawb pom no rau Galileo's 1609 telescope. Qhov zoo siab tshaj plaws yog qhov nce ntawm qhov rhiab heev ntawm gravitational wave detectors. Kev cia siab tau siab rau ntau qhov kev tshawb pom zoo siab thiab kev tshawb pom thaum lub sijhawm O3 soj ntsuam lub voj voog uas tau pib thaum lub Plaub Hlis 2019. Txawm li cas los xij, rau tam sim no, Unzicker sau ntawv, peb tsis muaj dab tsi.

Kom meej meej, tsis muaj ib qho ntawm cov teeb liab gravitational yoj kuaj pom nyob rau ob peb lub hlis dhau los tau raug txheeb xyuas nws tus kheej. Hloov chaw, muaj ntau qhov tsis txaus ntseeg ntawm qhov tsis zoo thiab cov cim qhia uas tau raug txo qis. Kaum tsib qhov xwm txheej ua tsis tau qhov kev kuaj xyuas nrog rau lwm lub koob yees duab. Tsis tas li ntawd, 19 lub cim tau raug tshem tawm los ntawm kev tshuaj xyuas.

Ib txhia ntawm lawv tau xub pom tias tseem ceeb heev - piv txwv li, GW191117j tau kwv yees tias muaj ib qho ntawm 28 billion xyoo qhov tshwm sim, GW190822c muaj ib qho ntawm 5 billion xyoo yuav tshwm sim, thiab GW200108v muaj 1 ntawm 100 billion xyoo yuav tshwm sim. xyoo. Xav txog tias lub sijhawm soj ntsuam hauv nqe lus nug tsis yog ib xyoos nkaus xwb, muaj ntau qhov tsis zoo li no. Tej zaum yuav muaj ib yam dab tsi tsis ncaj ncees lawm nrog txoj kev qhia tawm, Unzicker lus.

Cov txheej txheem rau kev faib cov cim raws li "yuam kev," hauv nws txoj kev xav, tsis yog pob tshab. Qhov no tsis yog nws txoj kev xav xwb. Tus kws tshaj lij theoretical physicist Sabine Hossenfelder, uas yav dhau los tau taw qhia qhov tsis zoo hauv LIGO cov ntaub ntawv tshawb xyuas cov txheej txheem, tau tawm tswv yim hauv nws qhov blog: "Qhov no ua rau kuv mob taub hau, hais mav. Yog tias koj tsis paub vim li cas koj lub tshuab ntes pom qee yam tsis zoo li qhov koj xav tau, koj tuaj yeem ntseeg nws li cas kom pom qhov koj xav tau?

Kev txhais lus yuam kev xav tias tsis muaj txheej txheem txheej txheem rau kev sib cais cov teeb liab tiag tiag los ntawm lwm tus, tsuas yog kom tsis txhob muaj qhov tsis sib haum xeeb nrog lwm cov kev soj ntsuam. Hmoov tsis zoo, ntau li 53 qhov xwm txheej ntawm "cov neeg sib tw nrhiav pom" muaj ib yam zoo sib xws - tsis muaj leej twg tshwj tsis yog cov ntawv tshaj tawm pom nws.

Cov xov xwm nyiam ua kev zoo siab ntxov ntxov LIGO / VIRGO discoveries. Thaum cov kev soj ntsuam tom ntej thiab kev tshawb nrhiav kev pom zoo tsis ua tiav, raws li tau muaj rau ntau lub hlis, tsis muaj kev txaus siab lossis kev kho dua hauv xov xwm. Cov xov xwm qhia tsis muaj kev txaus siab rau tag nrho cov theem no tsis zoo.

Tsuas yog ib qho kev tshawb nrhiav tau dhau qhov tsis ntseeg

Raws li Unzicker, yog tias peb tau ua raws li qhov xwm txheej txij li qhov kev tshaj tawm loj ntawm kev qhib xyoo 2016, qhov kev tsis ntseeg tam sim no yuav tsum tsis txhob xav tsis thoob. Thawj qhov kev ntsuam xyuas ywj pheej ntawm cov ntaub ntawv tau ua los ntawm ib pab neeg los ntawm Niels Bohr Institute hauv Copenhagen, coj los ntawm Andrew D. Jackson. Lawv cov ntaub ntawv txheeb xyuas tau qhia txog kev sib txawv txawv hauv cov cim tseem ceeb, lub hauv paus chiv keeb ntawm qhov tseem tsis tau meej, txawm tias pab pawg tau lees tias tag nrho cov anomalies suav nrog. Cov teeb liab raug tsim tawm thaum cov ntaub ntawv nyoos (tom qab siv dav ua ntej thiab lim dej) piv nrog cov qauv hu ua, uas yog, qhov xav tau xav tau los ntawm cov lej simulations ntawm gravitational nthwv dej.

Txawm li cas los xij, thaum txheeb xyuas cov ntaub ntawv, xws li cov txheej txheem tsim nyog tsuas yog thaum lub teeb liab tshwm sim thiab nws cov duab tau paub meej. Tsis tas li ntawd, kev tshuaj xyuas tus qauv yog ib qho cuab yeej ua yuam kev. Jackson ua qhov no zoo heev thaum nws nthuav qhia, piv cov txheej txheem rau cov duab tsis siv neeg paub txog daim ntawv tso cai. Yog lawm, tsis muaj teeb meem nrog kev nyeem ntawv tseeb los ntawm cov duab tsis meej, tab sis tsuas yog tias txhua lub tsheb hla nyob ze muaj daim ntawv tso cai ntawm tib qhov loj thiab style. Txawm li cas los xij, yog tias cov algorithm tau siv rau cov duab "hauv qus", nws yuav paub txog daim ntawv tso cai daim ntawv tso cai los ntawm ib qho khoom ci nrog cov pob dub. Nov yog qhov Unzicker xav tias yuav tshwm sim nrog cov nthwv dej gravitational.

3. Network ntawm gravitational wave detectors nyob rau hauv lub ntiaj teb no

Muaj lwm yam kev txhawj xeeb txog kev teeb tsa kev kuaj pom. Hauv kev teb rau kev thuam, pawg Copenhagen tau tsim ib txoj hauv kev uas siv cov yam ntxwv ntawm cov ntaub ntawv txheeb xyuas kom pom cov cim tsis siv cov qauv. Thaum ua ntawv thov, cov txiaj ntsig tseem qhia meej meej thawj qhov xwm txheej ntawm lub Cuaj Hlis 2015, tab sis ... tsuas yog qhov no rau tam sim no. Xws li ib tug muaj zog gravitational yoj tej zaum yuav suav hais tias yog ib tug "muaj hmoo" sai sai tom qab thawj detector twb launched, tab sis tom qab tsib xyoos, tsis muaj kev paub tseeb nrhiav tau ntxiv yog ua rau muaj kev txhawj xeeb. Yog tias tsis muaj cov cim qhia tseem ceeb hauv kaum xyoo tom ntej, puas yuav muaj thawj pom ntawm GW150915 tseem suav tias yog tiag?

Ib txhia yuav hais tias nws yog tom qab kuaj pom GW170817, uas yog, lub teeb liab thermonuclear los ntawm lub hnub qub binary neutron, zoo ib yam nrog kev soj ntsuam ntsuas hauv cheeb tsam gamma ray thiab optical telescopes. Hmoov tsis zoo, muaj ntau qhov tsis sib xws: LIGO qhov kev tshawb pom tau pom tsuas yog ob peb teev tom qab lwm lub xov tooj cua tau sau tseg lub teeb liab.

Lub VIRGO lub chaw soj nstuam, tau pib tsuas yog peb hnub ua ntej, tsis tau tsim ib qho teeb meem uas pom tau. Tsis tas li ntawd, LIGO / VIRGO thiab ESA tau ntsib kev ua haujlwm tsis tiav nyob rau tib hnub. Muaj kev tsis ntseeg txog kev sib raug zoo ntawm lub teeb liab nrog lub hnub qub neutron kev sib koom ua ke, lub teeb liab tsis muaj zog optical, thiab lwm yam. Ntawm qhov tod tes, ntau tus kws tshawb fawb kawm txog qhov tsis txaus ntseeg hais tias cov ntaub ntawv qhia tau los ntawm LIGO yog qhov tseeb ntau dua li ntawm lwm qhov. ob lub telescopes, thiab lawv hais tias qhov kev tshawb pom tsis tuaj yeem raug xwm txheej.

Rau Unzicker, nws yog qhov xwm txheej txaus ntshai heev uas cov ntaub ntawv rau ob qho tib si GW150914 thiab GW170817, thawj cov xwm txheej ntawm lawv hom uas yuav tsum tau hais txog ntawm cov rooj sib tham loj, tau txais nyob rau hauv qhov xwm txheej "hnyav" thiab tsis tuaj yeem tsim tawm raws li cov txheej txheem zoo dua ntawm lub sij hawm ntev series ntsuas.

Qhov no ua rau cov xov xwm xws li qhov xav tias supernova tawg (uas tau dhau los ua qhov tsis pom tseeb), cim neutron hnub qub sib tsooNws yog yuam kom cov kws tshawb fawb "rov xav txog ntau xyoo ntawm kev lees paub kev paub" lossis txawm tias 70-hnub-lub qhov dub loj, uas pab pawg LIGO hu ua qhov kev lees paub nrawm dhau ntawm lawv txoj kev xav.

Unzicker ceeb toom ntawm qhov xwm txheej uas gravitational yoj astronomy tau txais kev tsis txaus ntseeg ntawm kev muab "lwm yam tsis pom" cov khoom siv hnub qub. Txhawm rau tiv thaiv qhov no los ntawm qhov tshwm sim, nws tawm tswv yim kom pom tseeb dua ntawm cov txheej txheem, tshaj tawm cov qauv siv, cov qauv ntawm kev tshuaj xyuas, thiab teeb tsa hnub tas sij hawm rau cov xwm txheej uas tsis tau txheeb xyuas nws tus kheej.