A bizonytalanság hullámai
Idén januárban jelentették, hogy a LIGO obszervatórium rögzítette, valószínűleg két neutroncsillag egyesülésének második eseményét. Ez az információ remekül néz ki a médiában, de sok tudósnak komoly kétségei kezdenek lenni a feltörekvő "gravitációs hullám-csillagászat" felfedezéseinek megbízhatóságával kapcsolatban.
2019 áprilisában a louisianai Livingstonban található LIGO detektor a Földtől körülbelül 520 millió fényévnyire található objektumok kombinációját észlelte. Ezt az egyetlen detektorral, Hanfordban végzett megfigyelést átmenetileg letiltották, és a Virgo nem regisztrálta a jelenséget, de ennek ellenére elégséges jelének tekintette a jelenséget.
Jelelemzés GW190425 egy kettős rendszer ütközésére mutatott rá, amelynek össztömege a Nap tömegének 3,3-3,7-szerese (1). Ez egyértelműen nagyobb, mint a Tejútrendszer kettős neutroncsillagrendszereiben általában megfigyelt tömeg, amely 2,5 és 2,9 naptömeg között van. Felmerült, hogy a felfedezés olyan kettős neutroncsillagok populációját képviselheti, amelyet korábban nem figyeltek meg. Nem mindenki szereti a lények szükségtelenül sokasodását.
1. A GW190425 neutroncsillag ütközésének megjelenítése.
Tény az, hogy a GW190425 egyetlen detektorral rögzítették azt jelenti, hogy a tudósok nem tudták pontosan meghatározni a helyet, és nincs megfigyelési nyom az elektromágneses tartományban, mint például a GW170817 esetében, a LIGO által megfigyelt két neutroncsillag első egyesülése (ami szintén kétséges , de erről lentebb). Lehetséges, hogy ez nem két neutroncsillag volt. Talán az egyik objektum Fekete lyuk. Talán mindkettő volt. De akkor kisebb fekete lyukak lennének, mint bármely ismert fekete lyuk, és a bináris fekete lyukak kialakulásának modelljeit újjá kellene építeni.
Túl sok ilyen modell és elmélet létezik ahhoz, hogy alkalmazkodjunk hozzájuk. Vagy talán a „gravitációs hullámcsillagászat” kezd alkalmazkodni az űrmegfigyelés régi területeinek tudományos szigorúságához?
Túl sok hamis pozitív
Alexander Unziker (2) német elméleti fizikus, elismert tudományos népszerűsítő író februárban azt írta a Mediumon, hogy a hatalmas várakozások ellenére a LIGO és a VIRGO (3) gravitációs hullámdetektorok egy év alatt semmi érdekeset nem mutattak, kivéve a véletlenszerű téves pozitív eredményeket. A tudós szerint ez komoly kétségeket vet fel az alkalmazott módszerrel kapcsolatban.
A 2017-es fizikai Nobel-díjjal Rainer Weissnek, Barry K. Barishnek és Kip S. Thorne-nek ítélték oda, hogy a gravitációs hullámok észlelhetőségének kérdése végleg eldőlt. A Nobel-bizottság döntése érinti rendkívül erős jelérzékelés GW150914 2016 februárjában egy sajtótájékoztatón mutatták be, és a már említett GW170817 jelet, amelyet két neutroncsillag egyesülésének tulajdonítottak, mivel két másik távcső konvergáló jelet rögzített.
Azóta beléptek a fizika hivatalos tudományos rendszerébe. A felfedezések lelkes válaszokat váltottak ki, és új korszak várható a csillagászatban. A gravitációs hullámok „új ablakot” jelentenek az Univerzumban, kiegészítve a korábban ismert teleszkópok arzenálját, és teljesen új típusú megfigyelésekhez vezetnek. Sokan ezt a felfedezést Galilei 1609-es távcsövéhez hasonlították. Még lelkesebb volt a gravitációs hullámdetektorok fokozott érzékenysége. A 3 áprilisában kezdődött O2019 megfigyelési ciklus során több tucat izgalmas felfedezés és észlelés reménye volt. Egyelőre azonban – jegyzi meg Unziker – semmink nincs.
Hogy pontosak legyünk, az elmúlt hónapokban rögzített gravitációs hullámjelek egyikét sem ellenőrizték függetlenül. Ehelyett megmagyarázhatatlanul sok volt a téves pozitív üzenetek és jelek száma, amelyeket aztán leminősítettek. Tizenöt esemény bukott meg más teleszkópokkal végzett validációs teszten. Ezenkívül 19 jelet eltávolítottak a tesztből.
Néhányukat kezdetben nagyon jelentősnek tartották – például a GW191117j eseményt 28 milliárd évhez egy, a GW190822c esetében 5 milliárd évhez, a GW200108v esetében pedig 1 a 100 XNUMX-hez valószínûségû eseménynek becsülték. évek. Tekintettel arra, hogy a vizsgált megfigyelési időszak nem is volt egy teljes év, nagyon sok ilyen téves pozitív eredmény található. Lehet, hogy magával a jelzési módszerrel van baj – kommentálja Unziker.
Véleménye szerint a jelek "hibának" minősítésének kritériumai nem átláthatóak. Ez nem csak az ő véleménye. A neves elméleti fizikus, Sabina Hossenfelder, aki korábban rámutatott a LIGO detektorok adatelemzési módszereinek hiányosságaira, így kommentálta blogját: „Fáj a fejem, emberek. Ha nem tudja, hogy az érzékelő miért észlel valamit, ami nem úgy tűnik, mint amire számított, hogyan bízhat meg benne, amikor azt látja, amit vár?
A hibaértelmezés azt sugallja, hogy nincs szisztematikus eljárás a tényleges jelek másoktól való elkülönítésére, kivéve a más megfigyelésekkel való kirívó ellentmondások elkerülését. Sajnos 53 „felfedezésjelölt” esetnek van egy közös pontja – ezt a riporteren kívül senki sem vette észre.
A média hajlamos idő előtt ünnepelni a LIGO/VIRGO felfedezéseit. Amikor az utólagos elemzések és megerősítések keresése kudarcot vall, mint már több hónapja, a médiában nincs többé lelkesedés vagy korrekció. Ebben a kevésbé hatékony szakaszban a média egyáltalán nem mutat érdeklődést.
Csak egy észlelés biztos
Unziker szerint ha a nagy horderejű 2016-os nyitóbejelentés óta követjük a helyzet alakulását, a mostani kétségek nem érhetnek meglepetést. Az adatok első független értékelését a koppenhágai Niels Bohr Intézet csapata végezte el Andrew D. Jackson vezetésével. Az adatok elemzése furcsa összefüggéseket tárt fel a fennmaradó jelekben, amelyek eredete máig tisztázatlan, annak ellenére, hogy a csapat azt állítja, hogy minden anomáliát beleértve. A jelek akkor keletkeznek, amikor a nyers adatokat (kiterjedt előfeldolgozás és szűrés után) összehasonlítjuk az úgynevezett sablonokkal, azaz a gravitációs hullámok numerikus szimulációiból elméletileg várt jelekkel.
Az adatok elemzésekor azonban egy ilyen eljárás csak akkor célszerű, ha a jel létezése meg van állapítva, és pontosan ismert az alakja. Ellenkező esetben a mintaelemzés félrevezető eszköz. Jackson ezt nagyon hatásossá tette az előadás során, az eljárást az autók rendszámtábláinak automatikus képfelismeréséhez hasonlította. Igen, elmosódott képen nincs gond a pontos leolvasással, de csak akkor, ha minden közelben elhaladó autónak pontosan megfelelő méretű és stílusú rendszáma van. Ha azonban az algoritmust a „természetben” lévő képekre alkalmaznák, akkor minden fényes, fekete foltokkal rendelkező objektumról felismerné a rendszámtáblát. Unziker szerint ez megtörténhet a gravitációs hullámokkal.
3. Gravitációs hullámdetektorok hálózata a világon
Más kétségek is felmerültek a jelfelismerési módszertannal kapcsolatban. A kritikákra válaszul a koppenhágai csoport kidolgozott egy olyan módszert, amely pusztán statisztikai jellemzőket használ a jelek kimutatására minták használata nélkül. Alkalmazáskor még jól látható az eredményeken a 2015. szeptemberi első incidens, de ... egyelőre csak ez. Egy ilyen erős gravitációs hullám „jó szerencsének” nevezhető röviddel az első detektor elindítása után, de öt év elteltével a további megerősített felfedezések hiánya aggodalomra ad okot. Ha nem lesz statisztikailag szignifikáns jelzés a következő tíz évben, akkor lesz a GW150915 első megpillantása még mindig valódinak számít?
Egyesek azt mondják, hogy később volt GW170817 észlelése, vagyis egy kettős neutroncsillag termonukleáris jele, amely összhangban van a gamma-sugárral végzett műszeres megfigyelésekkel és optikai teleszkópokkal. Sajnos sok ellentmondás van: a LIGO észlelését csak néhány órával azután fedezték fel, hogy más teleszkópok észlelték a jelet.
A mindössze három nappal korábban elindított VIRGO labor nem adott felismerhető jelet. Ráadásul ugyanazon a napon hálózati kimaradás volt a LIGO/VIRGO-nál és az ESA-nál. Kétségek merültek fel a jel kompatibilitását illetően a neutroncsillag-összeolvadással, egy nagyon gyenge optikai jellel stb. Másrészt sok gravitációs hullámokkal foglalkozó tudós azt állítja, hogy a LIGO által kapott irányinformáció sokkal pontosabb volt, mint az ún. a másik két távcső, és ezek szerint a lelet nem lehetett véletlen.
Unziker számára meglehetősen nyugtalanító egybeesés, hogy mind a GW150914, mind a GW170817, a nagyobb sajtótájékoztatókon első ilyen jellegű események adatai „rendellenes” körülmények között kerültek elő, és akkoriban sokkal jobb műszaki körülmények között nem voltak reprodukálhatók. hosszú sorozatok mérései.
Ez olyan hírekhez vezet, mint egy feltételezett szupernóva-robbanás (ami illúziónak bizonyult), neutroncsillagok egyedülálló ütközésearra kényszeríti a tudósokat, hogy "újragondolják több évnyi hagyományos bölcsességet", vagy akár egy 70 napos fekete lyukat is, amit a LIGO csapata túlságosan elhamarkodottnak nevezett elméleteik megerősítésének.
Unziker egy olyan helyzetre figyelmeztet, amelyben a gravitációs hullámok csillagászata hírhedt hírnevet szerez a "láthatatlan" (egyébként) csillagászati objektumok biztosításáért. Ennek elkerülése érdekében a módszerek nagyobb átláthatóságát, a használt sablonok közzétételét, az elemzési szabványokat és a lejárati dátum meghatározását kínálja az olyan eseményekre, amelyek nem függetlenek.
