Astronomi

Hvilke ting kan LIGO se, som LISA ikke kan, og omvendt?

Hvilke ting kan LIGO se, som LISA ikke kan, og omvendt?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

CNETs astronomer opdager to voldsomt hurtige stjerner fastlåst i en dødsspiral citater Kevin Burdge, hovedforfatter på det nye papir i Nature General relativistisk orbital henfald i et syv minutter-orbital periode formørkende binært system (ingen ArXiv?) Og en Ph.D . kandidat i fysik ved Caltech som siger:

LIGO kan se ting, som LISA ikke kan, og LISA kan se nogle ting, som LIGO ikke kan, og der er en håndfuld ting, der kan skifte fra at være synlige i LISA til LIGO over tid "

Er der en enkel måde at forstå, hvilke "ting" der falder ind i hvilke kategorier?

LIGO er et jordbaseret gravitationsbølgeobservatorium og bruges sammen med Jomfruen, mens LISA står for Laser Interferometer Space Antenna og vil være et GW-sensing-inteferometer baseret på en trio satellitter i en jord-efterfølgende heliocentrisk bane.


GIF-kilde

LISA-rumfartøjsorbitografi og interferometer -år-periodisk revolution i heliocentrisk bane.


Gravitationsbølgedetektorer har et frekvensområde, som de er følsomme over for.

I tilfælde af LIGO handler det om 10Hz til 1kHz. Den nedre grænse pålægges af seismisk støj, den øvre grænse af "skudstøj" (grundlæggende ikke har nok fotoner til at prøve interferometervejsforskellen ved høje frekvenser).

LISA er i rummet og har ikke problemet med seismisk støj. Der er dog stadig en øvre grænse bestemt af skudstøj. Som jeg forstår det, vil / kan ikke LISA bruge den samme slags resonanshulrumsarrangement, som LIGO bruger til at øge den effektive lasereffekt og dermed antallet af fotoner i apparatet. Således er den øvre frekvensgrænse for LISA mere som 1Hz.

Så nu til dit spørgsmål. Hvad LIGO kan se, som LISA ikke kan, er tyngdebølger med frekvenser på 10-1000 Hz. De astronomiske fænomener, der fører til sådanne bølger, er sammensmeltningen af ​​kompakte binære systemer med stjernemasser, hurtigt roterende, asymmetriske pulsarer og måske supernovaeksplosioner.

GW'er med lavere frekvens kan kun ses med LISA. Dette ville omfatte stjernebelægningssystemer med orbitale perioder, der er længere end ca. 10 sekunder, der fletter supermassive sorte huller og måske GW'er fra big bang.

Hvad kunne bevæge sig fra at være observerbar i LISA til at være observerbar i LIGO? I princippet resulterer fusionen af ​​ethvert binært system i en gradvis stigende frekvens og amplitude. Stjernemasse, neutronstjerne eller sorte hulbinarier kan komme til frekvenser omkring 1 kHz, før de smelter sammen, men fejer gennem lavere frekvenser inden det, men med meget lavere amplituder. Måske er det bedste valg fusionen af ​​mellemliggende masse sorte huller med masser af $10^3$ til $10^4$ solmasser, som ville have fusionsfrekvenser på snesevis af Hz, men en betydelig amplitude ved meget lavere frekvenser før fusionen.

Jeg antager, at implikationen af ​​det citat, du gav, er, at denne nyopdagede inspirerende hvide dværg binære kan være en anden mulighed. Jeg synes ikke det er korrekt. Det har en 7 minutters omløbsperiode, som sætter det i LISAs frekvensdomæne (de udsendte GW'er har dobbelt så mange orbitale frekvenser), men fordi hvide dværge er fysisk større end neutronstjerner, vil toppfrekvensen ved fusion (noget tid i fremtiden) kun være et par Hz og ikke synlig for LIGO.


Hvilke ting kan LIGO se, som LISA ikke kan, og omvendt? - Astronomi

ENingen skrev, at Einstein var grundlæggende forkert, har ikke forstået generel relativitet. Der er virkelig to forskellige ting, der er generel relativitet. Der er de principper, der definerer generel relativitet, især Einstein-ækvivalensprincippet. Så er der matematiske erkendelser af disse principper som Einstein Hilbert Action, hvorfra vi udleder forudsigelser fra big bang, til lysbøjning på grund af solen, til sorte huller og tyngdekraftsbølger. Så hvis du ser en overskrift, der siger, at Einstein var forkert, er svaret nej. Hans teorier var ufuldstændige naturbeskrivelser. Vi søger at udvide dette med modificerede teorier og teste dem med eksperimenter. Enhver sådan teori vil omfatte generel relavitet inden for deres struktur. Dette svarer til den måde, Einsteins teori reducerer til Newtons love på mindre masser og lavere hastigheder.

Denne matematiske realisering har været bemærkelsesværdig vellykket og bestået hver test, der blev kastet på den. Vi tester det dog stadig for at se efter alternativer og udvidelser til det. For eksempel ser vi efter forskellige måder at udvide vores matematiske formulering af generel relativitet ved at tilføje nye felter eller nye interaktioner mellem tyngdekraften og disse felter.

Den mest robuste tilgang hævder, at i stedet for at tyngdekraften beskrives af Ricci-krumningen R, er den i stedet en funktion, f, af Ricci-krumningen R. f (R) i den traditionelle matematiske formulering af generel relativitet f (R) = R. Denne formulering har skaffet os al den moderne astrofysik, du nogensinde har hørt om.

Der er mange andre modeller af f (R). Jeg udviklede nogle få af mine egne, som jeg enten holdt foredrag om eller offentliggjorde, men disse modeller var usædvanligt komplekse og på en måde for det meste akademiske. I disse dage skyldes den mest interessante f (R) Alexi Starobinsky f (R) = R + bR ^ 2. Denne model er den enkleste funktion af R mulig, bortset fra at tilføje en konstant som den kosmologiske konstant. Denne model giver kosmisk inflation og bevarer alle forudsigelser af den traditionelle formulering. Men hvordan tester man for dette?

Det er her observationer af tyngdekraftbølger kan være lærerige. Ekstremt masseforhold i spiraler. Det er her, et sort hul interagerer med et objekt, der er meget mindre massivt. Dette kunne være et supermassivt sort hul og en neutronstjerne eller et sort hul og en almindelig planet. LISA-sonden, der skal lanceres af Den Europæiske Rumorganisation med et lille samarbejde med NASA, vil undersøge dette og mange andre ting.

LIGO er ikke følsom over for EMRI-interaktioner, da den ikke har skalaen til at være følsom over for dem. Disse lavfrekvente interaktioner er bare ikke synlige for LIGO.

I enkle vendinger tænk på disse enheder som at være som tuning gafler. Slå en stemmegaffel på den ene side af rummet. En identisk tuninggaffel vil genlyde med lyden af ​​den, du ramte. Tuninggaffelfrekvensen afhænger af tuninggaffelens størrelse. LIGO er ikke følsom over for EMRI-interaktioner, da den ikke har skalaen til at være følsom over for dem. Disse lavfrekvente interaktioner er bare ikke synlige for LIGO, men de vil være for LISA, som vil være meget større.

Intet af dette overvejer engang spørgsmål om, hvordan man integrerer tyngdekraften i kvantemekanik eller måske omvendt.

Einstein kan bygges på, og det vil fysikere gøre netop. Einstein og Hilbert var ikke perfekte. Men hvis nogen siger, & ldquoEinstein var forkert & rdquo, på dette tidspunkt er de en kvak.

Udtalelses- og synspunkter, som jeg sender på Science 2.0, vil være tilgængelige på min stab i mindst en dag, før de er her. Hvis du kan lide det, du ser her, så tjek mit feed der. Det er gratis indtil videre.

I øjeblikket er jeg adjungeret professor ved College of DuPage. Min forskning fokuserer på astrofysik fra massiv stjernedannelse til astropartikelfysik.


LIGOs direktør forklarer, hvordan det er at finde en gravitationel bølge

Billedkredit: SXS, Simulating eXtreme Spacetime (SXS) -projektet (http://www.black-holes.org).

Den 14. september 2015, mindre end 72 timer efter, at den begyndte at fungere ved den aktuelle følsomhed, udfoldede en utrolig begivenhed sig ved hver af de to LIGO-detektorer i Washington og Louisiana: en begivenhed, der var i overensstemmelse med et tyngdekraftsbølgesignal fra fusionen af ​​to massive sorte huller blev observeret! Denne direkte detektering - den allerførste for tyngdekraftsbølger af enhver art - indvarslede en ny astronomis begyndelse. Det var første gang der blev observeret sorte huller i disse masser, 29 og 36 solmasser, der fusionerede til en af ​​62 solmasser. Og det var en overbevisende, robust detektion ved større end en 5-sigma-signifikansmatch i hver detektor uafhængigt. Det faktum, at begge detektorer så nøjagtigt den samme, efterlader meget lidt tvivl om, at dette faktisk var et tyngdekraftsbølgesignal.

Billedkredit: Observation af gravitationelle bølger fra en binær fusion af sort hul B. P. Abbott et. [+] al., (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), Physical Review Letters 116, 061102 (2016).

Mens der er masser at sige om dette, er der simpelthen ingen erstatning for at gå direkte til kilden. I dette tilfælde betyder det at gå direkte til Dr. Dave Reitze, videnskabsmand, professor og administrerende direktør for LIGO!

Billedkredit: T. Pyle / Caltech / MIT / LIGO Lab.

Ethan Siegel: Der er skrevet meget om denne opdagelse, men det må have været meget anderledes tilbage i september, da dette signal først dukkede op et par dage efter, at det begyndte at tage data. Da disse bølger først kom ind, var det, hvad du forventede at se, eller var det en overraskelse?

Dave Reitze: Det var en overraskelse med hensyn til dets amplitude: dette var et meget stærkt, højt signal. Det var sorte huller, meget få mennesker ville have forudsagt, at binære sorte huller ville have været den første ting, vi ville have opdaget. Det var sorte huller, der er tungere end nogen anden stjernemasse, sorte huller, der er registreret observationsmæssigt. Der er så mange elementer, der er bare, slags, så der ude!

Billedkredit: LIGO samarbejde.

ES: Hvad ønsker du, at alle vidste om LIGO, der endnu ikke har fået sit forfald?

DR: Jeg tror, ​​at en af ​​de ting, der ikke har fået så meget airplay, som det burde have, handler ikke så meget om LIGO, men handler om andre detektorer, der kommer online og de roller, de skal spille. Der er andre detektorer, der kommer online: den ene er i Italien, VIRGO-detektoren, som forhåbentlig vil være online engang i år, der er en detektor i Kamioka-minerne [i Japan] kaldet KAGRA, der forhåbentlig kommer online i 2019, og derefter meddelte Indien, at de ville bygge en tyngdekraftsbølgedetektor, hvilket er noget, vi har forfulgt i cirka fire år.

At få disse detektorer til at komme online vil være afgørende, fordi det er de ting, der gør det muligt for os at koble gravitationsbølge-astronomi med [traditionel astronomi udført i] den elektromagnetiske. Det er det næste trin: at se [gravitationsbølger] samtidigt med tre, fire eller fem interferometre, lokalisere det hurtigt inden for få minutter og få andre observatorier til at fange det med det samme og fange det i det optiske eller røntgenbåndet. Det vil give en helt ny forståelse i disse katastrofale begivenheder. Det er ikke kun, hvad der sker nu, det er, hvor meget mere rig dette opdagelsesrum vil være, når disse detektorer kommer online. LIGO er fantastisk, men når alle disse detektorer kommer online, er det noget, der virkelig bliver supergodt.

Billedkredit: R. Hurt - Caltech / JPL.

ES: Den avancerede LIGO-opgradering er ikke fuldført endnu. Hvornår forventer du, at den er færdig, og hvor meget mere følsom vil den være, end den er i øjeblikket?

DR: Vi har et videnskabeligt designmål for vores følsomhed som en funktion af frekvens. På en eller anden måde er vi omtrent en tredjedel af vejen fra det meste af dette designmål over forskellige frekvensrum. Vi har denne metric, vi kalder det binære neutronstjerneinspirationsområde, det område, hvor vi kunne se den binære fusion af en neutronstjerne, og hvor vi arbejder nu, ligger vi et sted mellem 70 og 80 Mpc. Vi ønsker at komme til 200 Mpc. Hvor jeg tror, ​​at den hårde del er med hensyn til at få detektorerne til at fungere rigtigt, er at vi ved lav frekvens sandsynligvis har en faktor på 10-15-20 (at forbedre) afhængigt af hvor du er, og det åbner en helt ny spektrum af sorte huller, vi kunne registrere. Og det skubbes sandsynligvis til 2018-2019-2020 med hensyn til at nå denne designfølsomhed. Det viste sig, at naturen var meget venlig, og der ser ud til at være mange af disse sorte huller i universet, og vi var heldige nok til at se en.

Billedkredit: Bohn et al. 2015, SXS-team, af to sammensmeltede sorte huller og hvordan de ændrer. [+] udseende af baggrundsrumtiden i generel relativitet.

ES: Den første annoncerede begivenhed blev anslået at have fundet sted i en afstand af 1,3 milliarder lysår. Hvor langt kan LIGO realistisk nå?

DR: Med avanceret LIGO, for disse stellare massesorte huller, skulle vi være i stand til at se ud over 2 eller endda 3 Gigaparsec, så kald det 9 eller 10 milliarder lysår. For 100, 200 eller 300 solmasse sorte huller falder dette interval igen, fordi vi mister følsomhed, når frekvensen bliver lavere. Neutronstjernerne har højere frekvenser, og de er også mindre følsomme: ud til omkring 700 millioner lysår. Hvad gør vi nu? Hvis vi kan gøre vores instrumenter, siger vi ti gange mere følsomme over Advanced LIGO, kunne vi se ti gange så langt.

Billedkredit: Caltech / MIT / LIGO Lab, i Advanced LIGO-søgeområdet.

ES: Hvad er udsigterne til at undersøge grænserne for det observerbare univers (

DR: For en fremtidig detektor, der kunne se en faktor ti over Advanced LIGO, kunne du stort set se hele universet i form af sorte huller og kunne se neutronstjerner smelte ud i milliarder lysår, ud til nær hvor den første dannede stjerner. Der er planer på plads, hvor vi prøver at bygge detektorer - de er mindst 15 år væk - men udsigterne er gode til at bygge i den næste generation af detektorer. Jeg synes fremtiden er lys.

ES: Folk sætter typisk ikke pris på laserpræcisionen, det vakuum, de bevæger sig igennem, køleapparatet eller isoleringen fra støj, der skal opstå for at LIGO kan fungere. Hvad kan du fortælle os om dem?

DR: LIGO er en rundvisning både inden for præcisionsmåling og også inden for teknik. At være i stand til at udføre eksperimenter for at demonstrere, at du kan måle ting til grænserne for en lille, lille brøkdel af en protons diameter, at konstruere det, så du kan gøre det dag ud og dag ind robust, det er en helt anden indsats. Interferometeret består af forskellige undersystemer: du har brug for en laser, du har brug for spejle, stråledeleren, et vakuum til at sætte interferometeret i, kontrolsystemerne til at fornemme og styre placeringen af ​​spejle og derefter vinklen hvordan du placerer laserlyset, så det er justeret. Der er også seismiske isolationssystemer, fordi du er nødt til at filtrere ud med en faktor a billioner den seismiske støj, både fra Jordens naturlige bevægelse og fordi der er menneskeskabt støj.

Billedkredit: public domain / US Government, af en skematisk beskrivelse af hvordan LIGO fungerer. Ændringer foretaget af. [+] Krzysztof Zajączkowski.

Så lad mig vælge en og tale om inputoptikken. Inputoptikken er dybest set den første del af interferometerets optik, og den spiller en meget speciel rolle. Den laser, vi bruger, er meget stabil, den er den mest stabile laser i verden. Men du kan ikke bare sætte laserlyset i interferometeret, fordi laserstrålen ikke har den rigtige størrelse, den er stadig for støjende - alle tænker på laserlys som det reneste lys, du kan få, men det er ikke der er forskellige niveauer af renhed - og for at udføre interferometrien og måle disse forskydninger på 10 ^ -18 / 10 ^ -19 meter, er vi nødt til at foretage yderligere oprensning. Og vi er også nødt til at ændre karakteren af ​​laseren og sætte noget kaldet "sidebånd" på, så i stedet for at have en monokromatisk laser har vi lidt forskellige farver til at have sensinglys til at læse nogle af spejlernes positioner ud. Du er nødt til at sprænge strålen op fra en blyants tykkelse til måske 6-7 cm, og så er der noget, der kaldes tilstandsrenseren. Det gør lyset mere stabilt med hensyn til frekvens, amplitude og også i noget, der kaldes peger, som styrer vinkelfluktuationer. Inputoptikken gør alle disse ting. Det er ikke et af de mest sexede undersystemer med hensyn til interferometeret, men det er den mest komplicerede del af interferometeret, idet det grænseflader med alle de andre dele af det. Og det er hvad University of Florida har bidraget med, og det fungerer bemærkelsesværdigt godt.

ES: Der er mange ting, der kan skabe tyngdekraftsbølger ved de høje frekvenser, LIGO er følsomme over for: sort hul-sort hul fusioner, neutron stjerne-sort hul fusioner, neutron stjerne-neutron stjerne fusioner, supernovaer og gammastråle bursts. Men har nogen andre end fusioner med sort hul og sort hul en chance for at blive set med deres forventede amplituder?

DR: Bestemt den sorte hul-neutronstjernekilde er en, som vi virkelig håber at se. Der er indtil videre ingen observationsstøtte til det, selvom det formodes at være en kandidatkilde til gammastrålesprængninger, ligesom binære neutronstjernefusioner. Satsen for disse er stærkt ubegrænset, hvilket betyder, at indtil vi ser en eller to, ved vi det virkelig ikke. Supernovaerne er en virkelig interessant sag. Da LIGO først blev undfanget i slutningen af ​​1970'erne og 1980'erne, blev supernovaer anset for at være en af ​​de virkelig gode kilder til tyngdekraftsbølger. Men da folk begyndte at modellere supernovaer bedre og forstå kernekollaps og den efterfølgende chokbølge og afblæsning af de ydre lag, viste de sig at være temmelig dårlige radiatorer. Så avanceret LIGO og selv med den næste generation kan det være usandsynligt, at vi opdager supernovaer uden for vores egen galakse.

En kunstners indtryk af to stjerner, der kredser om hinanden og skrider frem (fra venstre mod højre) til. [+] fusion med resulterende tyngdekraftsbølger. Dette er den mistænkte oprindelse for kortvarige gammastrålebrister. Billedkredit: NASA / CXC / GSFC / T.Strohmayer.

ES: Er der nogen uventede overraskelser, som LIGO kan finde, eller ville vi ikke se noget, vi ikke har en skabelon til?

DR: Den anden interessante kilde - og hvis vi så det, ville det være rigtig sejt, men det er en hårdere kilde at se - vi søger efter tyngdekraftsbølger fra isolerede neutronstjerner, fra pulsarer. Hvis der er en mekanisme, der bryder sfæriciteten, der sætter et tidsafhængigt kvadrupolmassemoment (f.eks. En skorpedeformation, en elliptisk form til neutronstjernen osv.), Vil den dreje på en sådan måde, at der er en wobling som dens roterer omkring sin akse. Disse tyngdekraftsbølger vil være meget svage, men de har den fordel, at de er meget monokromatiske, da neutronstjerner er meget præcist uret. Vi søger efter dem over dage, måneder og år, og vi fortsætter med at integrere over tid. Hvis der er et signal, der dukker op over baggrunden, til sidst, hvis du integrerer længe nok, ser vi det. At se noget lignende ville være rigtig spændende, for så kunne man sige, at tyngdekraftsbølger bidrager til at spinde ned, til at bremse ned af en isoleret neutronstjerne, til en pulsar.

Illustration af et stjerneskælv, der forekommer på overfladen af ​​en neutronstjerne, en årsag til en pulsar. [+] "fejl." Billedkredit: NASA.

ES: Så hvis vi havde en pulserende fejl i vores galakse, ville LIGO have et skud?

DR: Det kunne vi absolut! Det skulle være tæt, og det skulle være en temmelig stor fejl, men vi søger faktisk efter dem. En fejl ville være en begivenhed med burst-type, hvor al energi ville blive udsendt på én gang, snarere end et lille signal, som du integrerede over lang tid som i ovenstående eksempel. Pulserne forventes at spinde ned over måske milliarder af år, idet de ser en langsom ændringshastighed, og disse søgninger er hårde. Det pæne ved en pulsar er, at vi har radiooplysningerne fra pulsar-timing: vi ved, hvad spin-frekvensen er, og hvad tyngdekraftsbølgefrekvensen er, og hvor de er på himlen. Vi har et meget snævrere parameterrum, så vi ved, hvad vi leder efter. Jeg tror, ​​at oddsene er lange for Advanced LIGO, men du ved aldrig, og det er derfor, vi ser ud.

ES: Steve Detweiler, vores ven og kollega, døde lige pludselig af et hjerteanfald i sidste måned. Er der noget, du gerne vil dele om hans rolle eller indflydelse på numerisk relativitet og især LIGO?

DR: Det var en skam, det var meget pludselig. Steve skrev et af de sædvanlige papirer til en anden type gravitationsbølgedetektion på pulsartiming. Han var altid en smule skeptisk over for LIGO, jeg ville se ham i gangen, og han ville gå, "Åh, så hvordan går LIGO?" Jeg vil sige, "Åh, det går godt!" Han ville sige, "Hvornår skal du opdage tyngdekraftsbølger?" Jeg ville sige, "Åh, omkring fem år," og så sagde han, "ja, alle har sagt det i 20-30 år!" Sidste gang jeg så ham var for fem år siden, og jeg sagde, "denne gang er det er det bliver fem år, det vil ikke vare længere end det. "

Billedkredit: David Champion, af en illustration af, hvor mange pulser der overvåges i et timingarray. [+] kunne registrere et gravitationsbølgesignal, da rumtiden forstyrres af bølgerne.

Men han teoretiserede, at du kunne registrere tyngdekraftsbølger fra pulsartiming ved hjælp af radioastronomi. Du bliver ikke nødt til at se efter dage eller uger, men år, og endda 5-10 år. Hvis du havde nok pulser placeret over punkter på himlen, skulle du være i stand til at se på en forskel i timing fra disse pulser. Fra denne forskel i timing kan du udlede eksistensen af ​​en gravitationsbølgebaggrund ved ekstremt lavfrekvente gravitationsbølger: i nanoHertz-området. Dette er et eksperiment, der foregår lige nu. Der er et antal af disse eksperimenter, der arbejder sammen, NANOGrav-samarbejdet i USA, en i Europa kaldet European Pulsar Timing Array og en i Australien kaldet Parkes Pulsar Timing Array, og de deler alle data og arbejder sammen. De er potentielt på vej til at opdage disse lavfrekvente bølger ved hjælp af en metode, der først blev foreslået af Steve Detweiler, så på en eller anden måde tror jeg, at Steve var en rigtig pioner der. Steve leverede virkelig et banebrydende bidrag til marken.

LIGOs følsomhed som en funktion af tiden sammenlignet med designfølsomhed og design af. [+] Avanceret LIGO. "Spikes" er fra forskellige støjkilder. Billedkredit: Amber Stuver fra Living LIGO via http://stuver.blogspot.com/2012/06/what-do-gravitational-waves-sound-like.html.

ES: Hvad er udsigterne til at øge vores følsomhed over for tyngdebølger via eksperiment ud over at gå ud i rummet?

DR: Meget af det, vi tænker på for at lave en ny jordbaseret tyngdebølgedetektor, tænker på, hvordan du undertrykker lavfrekvent støj: den støj, der kommer fra Jorden. Det er virkelig svært at forestille sig, hvordan man bygger en jordbaseret detektor, der går under 1 Hz med nogen grad af præcision. Jordens bevægelse kommer til dig, men der er også tyngdekraftsgradientstøj, som også kaldes newtonsk støj. Hver gang du har et objekt, der bevæger sig, ændrer det det lokale tyngdefelt. Atmosfæren bevæger sig, Jorden bevæger sig, da der er overfladebølger, der går igennem den, folk kører biler og lignende. Problemet med tyngdekraften er, at der ikke er nogen måde at beskytte det, tyngdekraften går gennem alt. For at forsøge at slå denne newtonske støj, skal du faktisk måle de ting, der bevæger sig rundt, ved hjælp af seismometre og sådan noget, og så skal du redegøre for det. Jeg tror, ​​vi er i en position, hvor vi kan overveje, hvilken type overvågningsnetværk du har brug for for at udrydde den støj, og. det er en udfordring. Hvis du vil gå under 1 Hz, vil du virkelig tænke på at gå ud i rummet.

Kunstnerens indtryk af eLISA. Billedkredit: AEI / MM / exozet.

ES: Hvad er dit store håb for fremtiden for gravitationsbølge-astronomi i betragtning af LIGOs succes indtil videre?

DR: Åh! Jeg tror, ​​det handler om kosmologi. Jeg tror, ​​du vil vende tilbage til en større, bedre version af LISA. Jeg tror, ​​at hvis der er en vej for NASA og ESA til at slutte sig sammen med nogle virkelig betydningsfulde bidrag fra NASA, kunne du forestille dig en mission om at lave kosmologi med en slags afstandsstige med tyngdekraftsbølger. Gravitationsbølger har den egenskab, at de skaleres med basislinjen for din detektor - hvis du gør din detektor 10 gange større, gør du den 10 gange mere følsom - så hvis du laver en jordbaseret detektor med 40 km arme i stedet for [ LIGO'er] 4 km arme, du kan begynde at lave eksperimenter, hvor du kan begynde at se langt nok ud i universet, så kan du begynde at måle kosmologiske parametre som w, den mørke energiligning af staten. Jeg tror i sidste ende, at du gerne vil se den kosmologiske gravitationsbølgebaggrund. Jeg tror, ​​der er et antal eksperimenter, der overvejer, hvordan man kunne se ud i forskellige frekvensbånd og få et glimt af den oprindelige gravitationsbølgebaggrund. Jeg tror, ​​det ville være virkelig revolutionerende, fordi det ville være dit første glimt i det allerførste øjeblik i vores univers.

Billedkredit: National Science Foundation (NASA, JPL, Keck Foundation, Moore Foundation, relateret) -. [+] Finansieret BICEP2-program.

ES: Og hvis vi kunne se det, fordi gravitationsbølger fra inflation genereres af en iboende kvanteproces, ville det være et "rygepistol" -signal om, at tyngdekraft er en iboende kvantekraft, og at der skal være en virkelig kvanteteori om tyngdekraften der ude.

DR: Ret! Nemlig! Du har sagt det perfekt, det er en perfekt måde at sige det på.

ES: Hvad er i horisonten for dig personligt, nu da LIGO endelig har opdaget sin første gravitationelle bølgehændelse?

DR: Fortsæt med at gøre vores detektorer bedre og se meget mere af dem. Jeg tror, ​​det er virkelig navnet på spillet nu: at vise, at LIGO kan opfylde sit løfte om at se universet med denne nye slags værktøj, denne nye slags detektor, og begynde at se ikke kun ting, vi forventer at se, men ting vi gør det ikke forventer at se. Jeg tror, ​​for mig er det klart: Jeg vil gøre mit job for at få tyngdekraftsbølgedetektorer til at fungere bedre, endda ud over deres nuværende følsomhedstilstande, og begynde at arbejde tættere sammen med astronomer for at udføre denne multi-messenger-type astronomi.

Billedkredit: M. Pössel / Einstein Online.

En anden måde at sige dette på er, at folk, der har været på dette felt, har vandret i ørkenen i 40 år - og jeg har været der i 20 - og vi er lige kommet ind i det lovede land. Jeg er sikker på, at der vil være ting, vi vidste, at vi skulle se, men også ting, som vi ikke gør, så lad os fortsætte, hvad jeg laver, og blive mere begejstrede, når vi ser flere ting.

ES: Og endelig, hvilken besked vil du helst dele med offentligheden, der måske er interesseret i tyngdekraftsbølgefysik, men ikke nødvendigvis har ekspertise i den?

DR: Der er et par meddelelser. Et budskab er skønheden i grundlæggende videnskab og forståelse af vores univers. Selvom tyngdekraftsbølger er et meget esoterisk træk ved en meget kompliceret matematisk teori kaldet Generel relativitet, der tilfældigvis fungerer ekstraordinært godt til at forklare den måde, tyngdekraften fungerer på, selvom du ikke forstår detaljerne, tror jeg folk kan forstå det vidunder, at kommer med at bruge disse gravitationsbølger som budbringere til at forstå nogle af de mest interessante fænomener i universet. Når man ser på to sorte huller, der kolliderer, forventer man ikke at kunne observere dem i en generel forstand på nogen anden måde. Så jeg synes, der er et spændende aspekt ved dette, at vi vil lære mere om universet og hvor ærefrygtindgydende det er ved hjælp af tyngdebølger.

Kip Thorne, Ron Drever og Robbie Vogt, den første direktør for LIGO. Billedkredit: Arkiverne,. [+] California Institute of Technology.

Jeg tror, ​​den anden besked er, at det værktøj, vi har udviklet, og jeg vil påpege, at der er et par mennesker, der fortjener kredit for dette - Rainier (Rai) Weiss på MIT, en af ​​de første mennesker, der blev undfanget af ved hjælp af interferometre til at opdage gravitationsbølger Kip Thorne, som havde visionen om at indse, at dette kunne være et nyt felt inden for astronomi og blev jaget på mennesker, der var interesserede i at opbygge denne slags detektorer Ron Drever, der også lavede en masse banebrydende bidrag med hensyn til ideer til fremstilling af interferometre - de kom op med et værktøj, der er virkelig, virkelig fantastisk teknologisk. Det er kommet til det punkt, hvor vi er i stand til at foretage disse forbløffende små målinger af forskydning, og ud fra det udledes noget om det fjerne universes natur og sorte huller. Når du ser på det fra perspektivet til at foretage en måling, der er meget præcis for at måle en forskydning af en brøkdel af et atoms kerne, set fra det synspunkt, at det er hvad du skal gøre, se disse ting som sorte huller og den teknologi, du har brug for udvikle sig, det er også imponerende. For mig, som videnskabsmand, er det den slags ting, der får mig til at blive jazzet, der får mig begejstret.


Gravitationsbølger

Men hvad med tyngdebølgerne udsendt af vores ulykkelige dansepartnere? Disse krusninger i afstand, i selve stoffets rum og tid, bevæger sig udad fra deres kilde med lysets hastighed. Rummet er stort og tomt, og det er for det meste en ensom rejse. Måske passerer de gennem en sky af gas og støv. Måske gør de det ikke. Hvis de gør det, bevæger distancens forvrængning gassen. Nogle gaspartikler bevæger sig fra hinanden, andre sammen. Gravitationsbølgerne kan bevæge en ring af gaspartikler, som vist i figur 2.

Figur 2. En ring af partikler forvrænget, når en tyngdekraftsbølge passerer forbi. Afstande strækker sig i en retning og krymper derefter i en anden retning. Kilde: Wikimedia Commons.

Effekten er lille, hvis gasskyen var nogle få kilometer i bredden, ville gaspartiklerne bevæge sig en afstand mindre end en tusindedel af bredden af ​​en proton. Men de ville bevæge sig. Og hvis de bevægede sig nok (de ikke gør det), ville de give en lyd & # 8212lyden af ​​de sammensmeltende sorte huller:


Hvilke ting kan LIGO se, som LISA ikke kan, og omvendt? - Astronomi

Hej Reddit, vi vil besvare spørgsmål, der starter kl. 13.00 EST. Vi har et stort team af forskere fra mange forskellige tidszoner, så vi vil fortsætte med at besvare spørgsmål i løbet af ugen. Hold spørgsmålene kommende!

Om denne opdagelse:

Den 4. januar 2017 opdagede LIGO tvillingedetektorer tyngdebølger for tredje gang. Gravitationsbølgerne, der blev opdaget denne gang, kom fra fusionen af ​​2 mellemliggende massesorte huller omkring 3 milliarder lysår væk! Dette er den længste detektion endnu, og det bekræfter eksistensen af ​​sorte huller i stjernemasse. De sorte huller var omkring 32 solmasser og 19 solmasser, der fusionerede til et sort hul på omkring 49 solmasser. Dette betyder, at 2 sols værd af energi blev spredt i alle retninger som tyngdebølger (tænk på at smide en sten i vand)!

Simuleringer og grafik:

Bestyrelsen for besvarende forskere:

Tak for det store svar!

Da jeg var studerende, arbejdede jeg sammen med ICECUBE-gruppen (stor kæmpe neutrindetektor begravet i Antarktis). Vi havde naturligvis også masser af støj at sortere igennem, men heldigvis ligner ikke mange ting superhøj energi kosmiske stråler, medmindre de er superhøj energi kosmiske stråler. Desværre gør jeg ikke de ting længere.

Alligevel et opfølgningsspørgsmål, hvis jeg må.

I betragtning af detektorens layout, hvor præcist kan du bestemme retningen, et signal er kommet fra? Nøjagtig nok til at gå til astronomerne og sige & quothey, se på X-punkt i himlen & quot. * Rummet er trods alt stort, du bliver nødt til at være temmelig nøjagtig.

* Måske ikke for et sort hul kollision, da selvom du vidste nøjagtigt, hvor du skal se, har du problemer med at se det. Men sig noget som en hurtig omløbende neutronstjerne.

It turns out determining location with a single detector is not practical, at best we can identify the parts of the sky it didn't come from by figuring out what parts of the sky the detector can't "see" at the time of the event. (Which is not very much of the sky at all, and depends in part on the type of signal that was detected.) It's only once you start adding additional detectors in a "network" that you start to get useable location information. To do that, we use a familiar tool: triangulation!

When you know two events came from the same source, you know they came from the same place at the same time. If you have two detectors, and the signal appears in both of them at the same time, then you know the source was right between them. (Or in this case, at a point on the sky that is more or less between the detectors.) In all other cases, there will be a slight delay in the arrival of the signal in one detector compared to the other. We can measure that delay, and use it to triangulate a rough position.

Ideally, that rough position is a ring that stretches all the way around the sky. To illustrate this, take a straw and bend it in half -- the point you bend doesn't have to be the middle. Taking the bent straw, which should look roughly like a "V" put the two ends on a table or other flat surface, one end in each hand. Keeping those ends in the same place, slowly rotate the straw back and forth. If you watch the point of the "V" it will trace out part of a ring. That's exactly the type of position information youɽ get from an ideal triangulation of a gravitational wave source using two detectors.

But our detectors aren't ideal. There is some small error in our measurement of the delay. That turns the perfect ring into a broadened ring called an annulus (instead of a circular line, it's a ring that also has some width). When you also factor in that our detectors are not equally sensitive to all areas on the sky, you get these strange "banana"-esque shapes that wrap around the sky in all the pictures you see that show the "position" of these events. (See, for example, http://ligo.org/detections/images/O1-O2-skymaps.png)

When you only have detectors, these positions are generally not that good in astronomical terms. They span hundreds of square degrees on the sky (for context, the moon takes up roughly a quarter of a square degree in the night sky -- so imagine thousands of moons arranged in a giant arc along the sky, that's how imprecise these position measurements are). You can do slightly better for stronger signals (since they are "louder" we can measure the delay better) and there are some other small tricks you can do. But in the end, we have to live with these large (and often impractical) position errors for now.

But! There is hope on the horizon. Each new detector you add to your network improves your ability to resolve position by adding another point to triangulate with. We have a third detector coming online sometime later this year (Virgo), there are plans for a third LIGO detector in India for the not-so-distant future (which will give us four), and there are other detectors (such as the substantially less sensitive but operational GEO, and the under construction KAGRA) that will eventually be added to the global gravitational wave detector network. Thus as time goes on, our positions will get better and better. And in the meantime, we are working with partners with dozens of satellites (e.g. Swift, Fermi) and ground-based observatories like the Palomar Transient Factory, who provide followup observations of our events searching for potential counterparts. We have an entire team in LIGO that works on this "electromagnetic followup" effort! It's quite an exciting frontier.

So yes, space is big. Really big, as Douglas Adams would remind us. And yes, our big position errors pose a challenge. But we're working every day to improve them, and the future is looking bright. (Which is some kind of bizarre reverse pun, given that we've been observing black holes which are anything but. )

RC, post-doc, gravitational wave and gamma-ray astronomer at Texas Tech University


ALIGO and eLISA: Tuning The Instrument

Oh, it’s good to see Big News in hard science get big attention in Big Media. The LIGO story and Columbia’s Dr Brian Greene even made it to the Stephen Colbert Late Show. Everyone chuckled at the final “boowee-POP” audio recording (simulation at 7:30 into this clip get for-real traces and audio from this one).

There’s some serious science in those chirps, not to mention serious trouble for any alien civilization that happened to be too close to the astronomical event giving rise to them.

Adapted from the announcement paper by Abbot et al

The peaks and valleys in the top LIGO traces represent successive spatial compression cycles generated by two massive bodies orbiting each other. There’s one trace for each of the two LIGO installations. The spectrograms beneath show relative intensity at each frequency. Peaks arrived more rapidly in the last 100 milliseconds and the simulated sound rose in pitch because the orbits grew smaller and faster. The audio’s final POP is what you get from a brief but big disturbance, like the one you hear when you plug a speaker into a live sound system. This POP announced two black holes merging into one, converting the mass-energy of three suns into a gravitational jolt to the Universe.

Scientists have mentioned in interviews that LIGO has given us “an ear to the Universe.” That’s true in several different <ahem> senses. First, we’ve seen in earlier posts that gravitational physics is completely different from the electromagnetism that illuminates every kind of telescope that astronomers have ever used. Second, black hole collisions generate signals in frequencies that are within our auditory range. Finally, LIGO was purposely constructed to have peak sensitivity in just that frequency range.

Virtually every kind of phenomenon that physicists study has a characteristic size range and a characteristic frequency/duration range. Sound waves, for instance, are in the audiophile’s beloved 󈬄 to 20,000” cycles per second (Hz). Put another way, one cycle of a sound wave will last something between 1/20 and 1/20,000 second (0.05-0.000 05 second). The speed of sound is roughly 340 meters per second which puts sound’s characteristic wavelength range between 17 meters and 17 millimeters.

No physicist would be surprised to learn that humans evolved to be sensitive to sound-making things in that size range. We can locate an oncoming predator by its roar or by the snapping twig it stepped on but we have to look around to spot a pesky but tiny mosquito.

So the greenish box in the chart below is all about sound waves. The yellowish box gathers together the classes of phenomena scientists study using the electromagnetic spectrum. For instance, we use infra-red light (characteristic time range 10 -15 -10 -12 second) to look at (or cause) molecular vibrations.

We can investigate things that take longer than an instrument’s characteristic time by making repeated measurements, but we can’t use the instrument to resolve successive events that happen more quickly than that. We also can’t resolve events that take place much closer together than the instrument’s characteristic length.

The electromagnetic spectrum serves us well, but it has its limitations. The most important is that there are classes of objects out there that neither emit nor absorb light in any of its forms. Black holes, for one. They’re potentially crucial to the birth and development of galaxies. However, we have little hard data on them against which to test the plethora of ideas the theoreticians have come up with.

Dark matter is another. We know it’s subject to gravity, but to our knowledge the only way it interacts with light is by gravitational lensing. Most scientists working on dark matter wield Occam’s Razor to conclude it’s pretty simple stuff. Harvard cosmologist Dr Lisa Randall has suggested that there may be two kinds, one of which collects in disks that clothe themselves in galaxies.

That’s where LIGO and its successors in the gray box will help. Their sensitivity to gravitational effects will be crucial to our understanding of dark objects. Characteristic times in tens and thousands of seconds are no problem nor are event sizes measured in kilometers, because astronomical bodies are big.

Gravitational instrumentation, from Christopher Berry’s blog and Web page

This is only the beginning, folks, we ain’t seen nothin’ yet.


2 Answers 2

Scientifically at a first analysis it would make only a small difference. The reason is that there are other sources of noise besides the terrestrial and man made noise, that together are about the same amount of noise.

It's easy to see it in the following summary of the LIGO amplitude spectral density sensitivity of about $10^<-23>$ per sqrt(Hz). http://ligo.org/science/Publication-O1Noise/flyer.pdf See Figure 3 specifically, the seismic and Netwon noise is one of the the plotted curves, it seems the dark grey one, but in any case of approximately the same order of magnitude as more than 10 other noise sources that have to do with the measuring apparatus, and not external noise limited. The red curve is the measured noise, the purple one is the expected noise (probably RSS of the others). It is clear that it is not mainly external noise limited.

So if you placed this Ligo on the Moon, and were able to control all the Moon Related problems as well as on Earth, the sensitivity would not change, for the most part.

Now, it is possible that many of the non-seismic noises were designed that way because it was useless to do better on those and have it all be seismic dominated. You'd have to read detailed papers and designs of the apparatus. It took a long time to design it and build it, this second generation took 3-5 years, the first more than 10.

LISA will definitely do much better. It is much longer so a strain would cause a displacement larger by the ratio of the lengths (see below, this is true for longer wavelengths). LISA, the original space based interferometer was to have 5 million km legs (compare with a few Kms for LIGO), and distances and measurements would be done by an advanced design as well. The latest LISA is proposed to be 2 detectors instead of 3, so you loose a little, but still much better than LIGO because of the much longer lengths. You can see the NASA website or Google it. See the NASA site at https://lisa.nasa.gov. Arm lengths may also be a little less.

There is a review, but I can't locate it, that shows the sensitivities and spectral range, as well as what kind of object emit those frequencies. It might be a Living Review of Relativity, but can't confirm it.

EDIT/ADDITION ON LISA SENSITIVITY AND INTERFEROMETER MEASURE IN SPACE

First, changed the name of the interferometer 'legs' to 'arms' to make it consistent with standard usage on the topic.

More importantly added more on LISA.

I am adding this response to a very good question in the comment by @robert bristow-johnson below. He asked how does the interferometer work in space since the arm lengths do not appear to be rigidly fixed. In fact there are a few things that are done to try to measure the path length changes due to ONLY the gravitational forces (or changes in spacetime curvature, equivalently). The first part is that a drag-free satellite is used so that non-gravitational effects (like solar wind and light pressure ) are eliminated (hugely reduced). A drag-free satellite uses the satellite itself as a container, but lets the detector test masses float inside the satellite and follow spacetime geodesics, i.e. freely floating trajectories. Sensors and small jets keep the container, the satellite, centered around the test masses. See the descriptions of such things in https://en.wikipedia.org/wiki/Zero-drag_satellite.

There's more that they have to do, besides as you'd think besides making sure the sensors and jets don't affect the test masses too much. The arms are not rigidly locked, and they have to keep track and try to offset long term effects (such as changes due to planetary movement), which would be in essence pseudo-static and not gravitational waves. They measure the arms lengths it with lasers, actually keeping track of how many millions of wavelengths are changing constinuously, over short and longer time periods. They separate those changes in the frequency domain and offset and filter out the long period changes while using the rest to look for the gravitational waves.


19 SEASON 25 - “BRICK LIKE ME”

The Simpsons goes LEGO on season 25’s “Brick Like Me.” This very fun and creative episode was brought to life through a LEGO style of animation where Springfield and the Simpsons family were shown in the form of bricks.

Despite the fact that the episode looks and feels nothing like The LEGO Movie franchise, the episode does reference those movies at the end. All in all, “Brick Like Me” will forever be remembered as one of the best times that the franchise explored a different animation style.


4 Answers 4

The out of universe explanation is they managed to snag Richard Gere [a rather famous Buddhist] for an episode.

In-universe, they can deal with Lisa'a permanent conversion to Buddhism more easily than atheism, by never really having to mention it again afterwards - though she does shout "Free Tibet" in a later episode.

From the linked Wikipedia page in the OP - She of Little Faith

Gere informs her that while Buddhism is about one finding inner peace, it is also about respecting the diversity of other religions based on love and compassion. Thus, Lisa is free to celebrate any holiday with her family, including Christmas. Lisa goes back home, falling asleep beside the Christmas tree and tells everyone that she will be celebrating Christmas with them and continue paying lip service to Christianity while practicing Buddhism for the rest of her life.

Unlike several other episodes in the series in which a character undergoes a change in their personality, Lisa has remained a Buddhist since this episode, much like her conversion to vegetarianism in Lisa the Vegetarian

The episode features actor Richard Gere as himself. Gere agreed to guest star under two conditions, the first being that Buddhism should be portrayed accurately, and his second and strongest request being that Lisa should say "Free Tibet" in the episode.

Buddhism, from the 'get out of jail free' card given to her by Gere, has a certain long-term ignorability. Atheism would have been a much more challenging structure to hang onto in subsequent episodes. Every time the family goes to church the topic will rear its head again. The writers would have to be constantly vigilant for potential plot continuity errors.

Out of universe, the 'mentor' to her decision would also have been considerably more controversial - who would you choose, Richard Dawkins, Sam Harris, Christopher Hitchens? …Stephen Fry?
I'm sure there would have been much greater opposition to that from various religious communities.

As the top answer to this question indicates, Buddhism is quite compatible with Lisa's skeptical nature. The second-highest answer on that question has an interesting quote: "Remember that every buddhist text is advice, not doctrine." (it's a long answer, and worth reading) Lisa, who has a tendency to question everything, would feel right at home here. Whereas many Christian churches demand an adherence to what is in scripture (especially the one Rev. Lovejoy runs), it seems Buddhism gives a lot more permission for one to explore and find their own path.

Whereas religions like the Abrahamic ones center around the worship of a deity, Buddhism centers around the teachings of an ordinary person. The Buddha is held up, not as a god, but a very wise human teacher. Practitioners seek to emulate the Buddha and find inner peace. Given Lisa's angst and love of learning, it is entirely seemly that this would appeal to her.

I'd argue that Lisa is an atheist.

Atheism is, in the broadest sense, an absence of belief in the existence of deities.[1][2][3][4] Less broadly, atheism is a rejection of the belief that any deities exist.

As Seth R mentions in his answer, Buddhism is based on the teachings of a human, rather than a deity or god. Buddha isn't a god, nor is Siddhartha Gautama. The fact is, Siddhartha isn't the only Buddha, as it's simply a description of the level of consciousness a person has achieved.

A Buddha is one who has attained Bodhi and by Bodhi is meant wisdom, an ideal state of intellectual and ethical perfection which can be achieved by man through purely human means. The term Buddha literally means enlightened one, a knower.

In fact, Buddhism doesn't exactly conform to everyone's idea of what a religion is.

Because Buddhism does not include the idea of worshipping a creator god, some people do not see it as a religion in the normal, Western sense.

The same problem exists for atheism, since it specifically doesn't believe in any gods. I can't find the meme anymore, but I read one a couple weeks ago that states that atheism doesn't really exist as anything other as a way to describe a disbelief in gods to people who do believe in god(s).

The definition of religion is a controversial and complicated subject in religious studies with scholars failing to agree on any one definition. Oxford Dictionaries defines religion as the belief in and worship of a superhuman controlling power, especially a personal God or gods.[1] Others, such as Wilfred Cantwell Smith, have tried to correct a perceived Judeo-Christian and Western bias in the definition and study of religion. Thinkers such as Daniel Dubuisson[2] have doubted that the term religion has any meaning outside of western cultures, while others, such as Ernst Feil[3] even doubt that it has any specific, universal meaning even there.

Heck, I've heard people say they don't believe in the religion of science, but I think I'm getting off topic here.

The fact that Lisa is "allowed" to give lip-service to other religions simply shows that people can disbelieve in a god(s) or faith while still wanting to spend time with their friends and family. Simply not arguing with people about their faith, or lack thereof, is simply a human trait to avoid confrontation when it's either not necessary or useless.

IMO, there's very little difference in many religions, including the god(s) they worship, just in the ways they worship the god(s). So really, there's no reason a person can't be multiple religions, except for the people who refuse to believe the god(s) are the same or that the only difference is in ceremonies. Buddhism really isn't so different from Judaism/Christianity/Catholicism/Islam. (And yes, Judaism, Christianity, Catholicism and Islam all worship the same god.)

Also, most holidays (even the religious ones) are more about coming together as a family and friends than anything else, anymore. Passing around gifts, good food, conversation, and generally good times is more about community than a specific deity. This fits well with Buddhism, Atheism, and a whole host of other religions.

What Lisa really needs is the same thing a lot of people need (and likely why there's an episode about it): that's a way of understanding that their beliefs or lack of belief in something is just as valid as anyone else, and that a disbelief in gods isn't demeaning nor does it mean that you have to argue with everyone about religion all the time. There really is a way to co-exist.

The only problem for that comes from religions that refuse to believe in facts or the rights of others, but that's far beyond the scope of this Question. I'll only say that Lisa being Buddhist is slightly more acceptable to Christians than her being an Atheist is because of their misconceptions that Buddha is a god and somehow believing in a god makes it more likely they can be converted back.


The Final Parsec Problem

The final parsec problem is central to our understanding of binary black hole mergers. It’s a theoretical problem that says when two black holes approach each other, their excessive orbital energy stops them from merging. They can get to within a few light years, then the merging process stalls.

When two black holes initially approach each other, their hyperbolic trajectories carry them right past each other. Over time, as the two holes interact with stars in their vicinity, they slingshot the stars gravitationally, transferring some of their orbital energy to a star each time they do it. The emission of gravitational waves also decreases the black holes’ energy.

Eventually the two black holes shed enough orbital energy to slow down and approach each other more closely, and come to within just a few parsecs of each other. The problem is, as they close the distance, more and more matter is ejected from their vicinity via sling-shotting. That means there’s no more matter for the black holes to interact with and shed more orbital energy. At that point, the merging process stalls. Or it should.

Yet astrophysicists know that black holes merge because they’ve witnessed the powerful gravitational waves. In fact, LIGO (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory) is discovering a black hole merger about once a week. How they merge with each other at the end is called the final parsec problem.

The team behind this study thinks that they might have an answer. They think that a third black hole, like they’ve observed in this system, could provide the boost needed to get two holes to merge. As a pair of black holes in a trinary system approach each other, the third hole could influence them to close the final parsec and merge.

According to computer simulations, about 16% of pairs of supermassive black holes in colliding galaxies will have interacted with a third supermassive black hole before they merge. Those mergers would produce gravitational waves, but the problem is that those waves would be too low-frequency for LIGO or the VIRGO observatory to detect.

The spectrum of gravitational waves and the instruments that observe them. LISA is a space interferometer and can detect things that LIGO can’t. Image Credit: ESA/NASA/LISA

To detect those, scientists may have to rely on future observatories like LISA, ESA/NASA’s Laser Interferometer Space Antenna. LISA will observe lower frequency gravitational waves than LIGO or VIRGO and is better-equipped to find super-massive black holes merging.


Se videoen: Statistical Programming with R by Connor Harris (December 2022).