Qu'est-ce que LIGO a réellement vu? (Découverte des ondes gravitationnelles)


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J'essaie de trouver une vidéo / image originale de ce que LIGO a réellement vu, mais tout ce que je peux trouver, ce sont des représentations d'artiste d'ondes gravitationnelles.


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Comme discuté dans ma réponse ci-dessous, LIGO ressemble plus à un microphone qu’à une caméra; il est donc plus logique de parler de ce que nous avons entendu que de ce que nous avons vu. Vous pouvez écouter le signal ici: youtube.com/watch?v=TWqhUANNFXw
Chris Mueller

Une meilleure métaphore ne serait-elle pas un sismomètre ?
user151841

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@ user151841 Pas vraiment. Les sismomètres ont trois flux de données en sortie: accélération en x, y et z. En outre, je pense que les microphones sont plus intuitivement familiers au public non scientifique que les sismomètres. Les détecteurs LIGO sont également particulièrement bien adaptés pour être comparés à un microphone car la bande sensible des détecteurs se situe complètement dans la plage de l'audition humaine.
Chris Mueller

Si nous voulons être pédants, techniquement, la mesure de LIGO est une vidéo réelle avec une caméra réelle. Tout ce qu'ils font est de prendre des flux vidéo continus du motif d'interférence du laser recombiné. Beaucoup de traitement mathématique est nécessaire pour produire les graphiques dans les réponses ci-dessous. Donc, vraiment, cette vidéo est ce qu'ils ont réellement "vu".
Zéphyr

sûrement quelqu'un a "remixé" l' audio en audio audible par l'homme? où est ce gars? ce serait fantastique de l'écouter, de se faire une idée de l'attaque / de la décroissance / de la durée, etc. Cela existe sûrement? tout ce que vous auriez à faire est de le moduler en tant d’octaves, non?
Fattie

Réponses:


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L'image réelle n'est pas grande. J'ai pu le trouver grâce à Science , et c'est tout ce que c'est:

entrez la description de l'image ici

C'est juste une ondulation, vue à des moments légèrement différents de deux observatoires différents. Le décalage s'adapte parfaitement en le décalant de la vitesse de la différence de lumière entre leurs emplacements. Telle est la preuve des ondes de gravité.

Il convient de noter que la raison pour laquelle il existe deux instruments est de fournir une vérification croisée avec d'autres sources de vibrations. Chaque observatoire détecte les vibrations sur une échelle de 4 km, jusqu'à un très petit ordre de grandeur (1/10 000 de la largeur d'un proton). Lorsque l'on compare les deux, on peut alors supposer que le signal doit provenir d'une source non locale, seules les ondes de gravité correspondant à cette définition.



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"L'image réelle n'est pas beaucoup", "c'est tout ce que c'est." Votre ton sous-entend à quel point c'est génial, IMO;). Bien sûr, je suis un peu partial.
Chris Mueller

Comment les deux lieux d'observation coordonnent-ils leurs heures par rapport à une horloge partagée ou commune? Font-ils référence à la même horloge atomique et apportent-ils des ajustements pour la "latence", le temps nécessaire pour obtenir l'heure?
TRomano

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@TRomano Nous utilisons un GPS qui est précis à 10 secondes de nanosecondes. Vous pouvez en savoir plus sur le système de chronométrage aLIGO ici: authors.library.caltech.edu/20471/1/…
Chris Mueller le

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@ChrisMueller: Je pensais que c'était un GPS, mais je n'ai pas eu le temps de le regarder à ce moment-là. Merci!
PearsonArtPhoto le

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Tout d’abord, je pense que votre question cache un malentendu sur la nature des observatoires de LIGO. La nature des détecteurs est qu’ils agissent comme un microphone, par opposition à une caméra. Cela signifie qu'ils sont sensibles aux ondes gravitationnelles venant de la plupart des directions, mais qu'ils ne sont pas capables de distinguer d'où viennent les ondes. En utilisant plusieurs détecteurs (ce qui est également nécessaire pour une détection fiable), la différence de temps entre les détecteurs peut être utilisée pour donner une idée de l'emplacement de la source. Cela signifie également que la sortie des détecteurs est un flux de données unique.

Cette image du document dans Physical Review Letters (pas derrière un paywall) est un meilleur résumé de ce que LIGO a entendu que la réponse acceptée actuellement. Je vais expliquer les vitres de haut en bas.

  1. Les panneaux supérieurs affichent les signaux "bruts" mesurés dans les deux détecteurs, les données H1 étant superposées aux données L1 de droite.
  2. La deuxième rangée de vitres montre un certain nombre de simulations différentes de ce que la relativité générale (théorie d'Einstein) prédit pour les ondes gravitationnelles. Ces simulations montrent comment LIGO peut affirmer qu’elles savent que la vague a été causée par la fusion de deux trous noirs.
  3. La troisième rangée de vitres correspond aux données «brutes» moins les simulations.
  4. Les volets du bas sont simplement un autre moyen de tracer les données «brutes» appelées tracés temps-fréquence. Le temps est sur l'axe des x et la fréquence sur l'axe des y. Pour un intervenant du terrain, ce signal est la caractéristique la plus reconnaissable d’une fusion, connue sous le nom de gazouillis. À mesure que le temps avance, la fréquence augmente. Vous pouvez réellement écouter le gazouillis «brutal» ici .

entrez la description de l'image ici


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Ce n'est pas derrière un paywall parce que le papier est un contenu ouvert - il est licencié sous CC BY 3.0.
bwDraco

@bwDraco Bon point.
Chris Mueller

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Pouvez-vous expliquer pourquoi l'observation H1 dans le graphique en haut à droite est marquée "inversée"? Je n'ai vu nulle part ailleurs avant de dire que H1 est inversé, mais je peux clairement voir que c'est le cas. Quelle en est la raison?
Zéphyr

@zephyr: les deux détecteurs sont orientés différemment (Hanford NO / SO, Livingston WSW / SSE), ce pourrait être la raison; Je ne fais que deviner, cependant.
Chirlu

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LIGO n'a rien "vu". Il surveille les longueurs relatives des trajets empruntés par deux faisceaux laser dans des conduites sous vide d'environ 4 km (bien que le trajet du laser se compose d'environ 75 allers-retours dans les bras) et perpendiculairement l'un à l'autre.

dix21

L'ensemble de l'événement a duré environ 0,3 seconde et la trace (qui a fait le tour de l'actualité) enregistre simplement la fraction selon laquelle la longueur des bras change en fonction du temps.

L’événement a été (presque) simultanément enregistré par deux installations presque identiques dans différentes régions des États-Unis. La détection du même signal dans les deux détecteurs élimine une cause locale de la perturbation, et le faible délai entre les détections permet une localisation approximative de la source d’ondes gravitationnelles dans le ciel.


Pour moi, non seulement le fait de pouvoir détecter un si petit signal est un accomplissement incroyable, mais nous pouvons aussi prédire à l’avance son apparence. Je suis stupéfait qu'en utilisant des modèles, un scientifique puisse être assez certain que la vague a été produite par la collision de deux trous noirs d'une masse solaire de 30 (la première découverte publiée par le public). Einstein règne !!
Jack R. Woods

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Selon le didacticiel GW150914 , voici ce que les détecteurs Advanced LIGO L1 et H1 voyaient à l’origine:

entrez la description de l'image ici

Vous pouvez télécharger les données brutes de ce tutoriel.

Les autres réponses montrent des formes d'onde déjà traitées (blanchies, filtrées, décalées de 7 ms, inversées).


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Vous avez raison de dire que c’est à quoi ressemblent les flux de données brutes sortant des détecteurs (notez que j’avais pris la peine de garder «brut» entre guillemets). La bande sensible des détecteurs va de 10 Hz à 100 kHz, mais le flux de données brutes est dominé par le bruit incroyablement important (pour le LIGO) inférieur à 10 Hz. Vous pouvez le voir en comparant les unités de votre parcelle à celles des parcelles que j'ai postées. Une partie des technologies utilisées par LIGO pour atteindre son objectif sans précédent implique un traitement de signal avancé.
Chris Mueller

Vous pouvez voir les courbes de bruit réelles des détecteurs à peu près au moment de la détection ici: dcc.ligo.org/public/0119/G1500623/001/…
Chris Mueller

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Le mécanisme de mesure réel utilisé par LIGO est l'interférométrie laser. Une interprétation raisonnable de ce que LIGO "a vu" serait donc le motif d'interférence provoqué par les ondes de gravité, qui "ressemblerait" à quelque chose comme ceci:

entrez la description de l'image ici

Malheureusement, je n'ai pas pu trouver une image de l'interférence laser réelle mentionnée par LIGO; c'est probablement trop petit pour la photographie de toute façon.

Tous les autres graphiques que les gens lient ne sont que des graphiques des données du modèle d'interférence. Afficher un graphique des données LIGO comme réponse à cette question revient à afficher un histogramme d’image comme réponse à la question "Que voit le télescope spatial Hubble?"


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C'est en fait le motif d'interférence de deux faisceaux laser se chevauchant avec des courbures différentes, et c'est ce que l'on pourrait s'attendre à voir dans un interféromètre bon marché (voir par exemple les anneaux de Newton ). Cependant, LIGO a des miroirs incroyablement bien conçus, de sorte que l’interférence à la sortie du détecteur n’a pas d’anneau et est en fait complètement noire à l’échelle de cette image.
Chris Mueller

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Je ne sais pas si cela vous intéresse, mais voici le lien du document publié à propos de ces observations:

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

Une fois que la réponse ci-dessus est assez simple! En résumé, l'article dit que LIGO a observé un signal transitoire d'onde gravitationnelle et que ces observations correspondent aux prévisions de forme d'onde dérivées de la relativité générale pour le système impliquant deux trous noirs.


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Bienvenue en astronomie! Cependant, les réponses avec lien uniquement sont généralement déconseillées. Si vous avez quelque chose de nouveau à ajouter, résumez-le en quelques paragraphes.
Hohmannfan

Dernières nouvelles de LIGO: des rumeurs sont au courant .. sciencenews.org/article/… .. que LIGO aurait pu observer la collision de deux étoiles à neutrons. Ce serait important car ce pourrait être la première fois que des ondes gravitationnelles et des ondes électromagnétiques sont vues de la même source.
Jack R. Woods
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