3 Minuten
Nauja LIGO-Virgo-KAGRA bendradarbiavimo gravitacinių bangų duomenų analizė atskleidė intriguojantį GW190814 įvykio anomaliją: aptiktas akivaizdus pagreitėjimas žvilgsnio kryptimi, kuris gali būti pirmasis žvaigždinės masės juodųjų skylių trinarės sistemos požymis. Jei tai pasitvirtins, tai būtų pirmasis trijų kompaktiškų objektų, susijusių sudėtingu gravitaciniu šokiu, aptikimas, galintis pakeisti mūsų supratimą apie juodųjų skylių dvejetų kilmę ir hierarchinius susiliejimus.
Tyrimo duomenys rodo, kad mokslininkų komanda, vadovaujama Shu-Cheng Yang, modeliuodama dvejetą juodųjų skylių, skriejančių aplink masyvesnį trečiąjį objektą, pastebėjo papildomą Doplerio efektą primenantį pagreitį gravitacinių bangų signale. Lygindami šį modelį su GW190814 banga, tyrėjai užfiksavo apie 0,0015 c (0,15% šviesos greičio) pagreitį su maždaug 90% tikimybe – visa tai leidžia manyti, kad dvejeto judėjimui įtakos turėjo nematomas masyvus objektas.
Kinijos Mokslų akademijos astronomas Wen-Biao Han pažymėjo, kad tai pirmas tarptautinis įrodymas, atitinkantis trečiojo kompaktiško objekto buvimą dvejų juodųjų skylių susiliejime. Šis atradimas išryškina alternatyvius juodųjų skylių susiliejimų formavimosi kelius ir sudėtingesnius dinaminius scenarijus.
Kodėl GW190814 yra ypatingas? Daugumoje susiliejimų hierarchinės kilmės požymiai pasireiškia tuo, kad vienas komponentas yra labiau masyvus, nei gali susiformuoti žvaigždžių evoliucijos metu. O GW190814 susiliejimo antrasis komponentas buvo itin lengvas – apie 2,6 saulės masės – tai riba tarp neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės, o pirminis komponentas siekė apie 23 saulės mases. Šis kraštutinis masių santykis neatitinka įprastų izoliuotų dvejetų modelių, todėl buvo ieškoma alternatyvių scenarijų, įskaitant daugiareikšmę sistemą.
Atradimo technologija: LIGO, Virgo ir KAGRA detektoriai yra kilometro ilgio interferometrai su itin stabiliomis lazerinėmis sistemomis ir žemės drebėjimų izoliacija gravitacinėms bangoms aptikti. Duomenų analizės vamzdynai ir pažangūs signalo apdorojimo algoritmai, tokie kaip suderintasis filtravimas, Bayeso inferencija bei triukšmo mažinimo moduliai, leidžia išgauti signalų parametrus iš silpnų signalų. Didelio našumo kompiuterija (HPC) ir mašininio mokymosi (AI) metodai būtini didelės parametru erdvės paieškai.
Kiekvienas detektorius – LIGO, Virgo, KAGRA – suteikia unikalų geografinį pagrindą ir jautrumo kreives, o jų tinklas pagerina dangaus lokalizaciją bei parametrų įvertinimą. Suderintasis filtravimas lieka aukso standartu signalų aptikimui, o dirbtinis intelektas spartina kandidatų atpažinimą ir triukšmo klasifikavimą.
Pasaulinio tinklo pranašumai: galimybė kryžmiškai patikrinti pereinamuosius signalus, tiksliau išmatuoti subtilius efektus, tokius kaip pagreitėjimas žvilgsnio kryptimi, kai kelios observatorijos fiksuoja vienodus duomenis.
Pagrindinės naudos ir panaudojimo sritys: astrofizikos tyrimai apie juodųjų skylių susidarymo kelius, spiečių dinamiką, hierarchinius susiliejimus, bendrosios reliatyvumo teorijos ir alternatyvių gravitacijos modelių tikrinimas, naujų duomenų analizės ir signalų aptikimo priemonių kūrimas.
Šios srities technologijos turi rinkos aktualumą: aukštos našumo ir debesų kompiuterijos vystymas, modernūs signalo apdorojimo metodai taikomi precizinėje metrologijoje, lidar, fotonikoje, o AI algoritmai persikelia ir į anomalijų atpažinimo ar nuolatinės stebėsenos sprendimus pramonėje.
Palyginimai: neįprastus masės santykius ir pagreitėjimus galima paaiškinti dviem potencialiomis formavimosi trajektorijomis – hierarchiniais susiliejimais tankiuose spiečiuose arba trinarės sistemos sukeltais pagreitėjimais (Kozai-Lidovo dinamika). Dabartinė analizė labiau remia pastarąją versiją GW190814 atveju, nors tolimesni aptikimai būtini norint galutinai įvertinti abiejų kelių svarbą.
Žvelgiant į ateitį: kitas LIGO-Virgo-KAGRA darbo etapas padidins jautrumą ir fiksuojamų įvykių skaičių, leisdamas nuodugniau tirti trinarės sistemos požymius ir hierarchinio augimo atvejus. Pažanga bangų formos modeliavime, Bayeso inferencijoje ir AI klasifikatoriuose bus būtina didėjantiems duomenims apdoroti ir subtiliems dinaminiams efektams aptikti.
Ši pažanga pabrėžia tikslios instrumentacijos, aukštos našumo kompiuterijos ir patikimų duomenų analizės sistemų svarbą – o investicija į šias sritis aktuali ne tik tyrimams, bet ir telekomunikacijų, sensorių inžinerijos bei kitose pramonės srityse.
Išvada: galimas GW190814 trinarės sistemos aptikimas rodo gravitacinių bangų technologijų ir duomenų analizės brandą. Net jei vėlesni tyrimai nepatvirtins trečiojo objekto buvimo, demonstruojama, kaip detektorių tinklai, HPC ir pažangūs signalo apdorojimo metodai leidžia atskleisti sudėtingas astrofizines sistemas. Didėjant detektorių jautrumui ir tobulėjant analizės programinei įrangai, tikėtina, kad laukia platus atradimų spektras, jungiantis astrofiziką, inžineriją ir duomenimis grįstą inovaciją.
Quelle: iopscience.iop
Kommentar hinterlassen