გაურკვევლობის ტალღები

მიმდინარე წლის იანვარში გავრცელდა ინფორმაცია, რომ LIGO-ს ობსერვატორიამ დააფიქსირა, შესაძლოა, ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის მეორე მოვლენა. ეს ინფორმაცია მშვენივრად გამოიყურება მედიაში, მაგრამ ბევრი მეცნიერი იწყებს სერიოზულ ეჭვებს განვითარებადი "გრავიტულ-ტალღური ასტრონომიის" აღმოჩენების სანდოობაში.

2019 წლის აპრილში, LIGO-ს დეტექტორმა ლივინგსტონში, ლუიზიანა აღმოაჩინა ობიექტების კომბინაცია, რომელიც მდებარეობს დედამიწიდან დაახლოებით 520 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე. ეს დაკვირვება, რომელიც მხოლოდ ერთი დეტექტორით, ჰენფორდში გაკეთდა, დროებით გამორთული იყო და ქალწულმა ეს ფენომენი არ დაარეგისტრირა, მაგრამ მაინც ჩათვალა ფენომენის საკმარის სიგნალად.

სიგნალის ანალიზი GW190425 მიუთითებდა ორობითი სისტემის შეჯახებაზე, რომლის საერთო მასა 3,3 - 3,7-ჯერ აღემატება მზის მასას (1). ეს აშკარად უფრო დიდია ვიდრე ირმის ნახტომის ბინარული ნეიტრონული ვარსკვლავების სისტემებში დაფიქსირებული მასები, რომლებიც მზის მასის 2,5-დან 2,9-მდეა. ვარაუდობენ, რომ აღმოჩენა შეიძლება წარმოადგენდეს ორმაგი ნეიტრონული ვარსკვლავების პოპულაციას, რომელიც აქამდე არ დაფიქსირებულა. ყველას არ მოსწონს არსების ეს გამრავლება აუცილებლობის მიღმა.

1. ნეიტრონული ვარსკვლავის GW190425 შეჯახების ვიზუალიზაცია.

ფაქტია, რომ GW190425 დაფიქსირდა ერთი დეტექტორით, რაც იმას ნიშნავს, რომ მეცნიერებმა ვერ შეძლეს ზუსტი ადგილმდებარეობის დადგენა და ელექტრომაგნიტურ დიაპაზონში არ არის დაკვირვების კვალი, როგორც ეს იყო GW170817, LIGO-ს მიერ დაკვირვებული ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის პირველი შერწყმა (რაც ასევე საეჭვოა. , მაგრამ უფრო მეტი ამის შესახებ ქვემოთ). შესაძლებელია, რომ ეს არ იყო ორი ნეიტრონული ვარსკვლავი. ალბათ ერთ-ერთი ობიექტი შავი ხვრელი. შეიძლება ორივე იყო. მაგრამ მაშინ ისინი უფრო პატარა შავი ხვრელები იქნებოდნენ, ვიდრე ნებისმიერი ცნობილი შავი ხვრელი და ორობითი შავი ხვრელების ფორმირების მოდელები ხელახლა უნდა აშენდეს.

ამ მოდელებიდან და თეორიებიდან ძალიან ბევრია ადაპტაციისთვის. ან იქნებ „გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია“ დაიწყებს ადაპტირებას კოსმოსური დაკვირვების ძველი სფეროების სამეცნიერო სიმკაცრესთან?

ძალიან ბევრი ცრუ დადებითი

ალექსანდრე უნზიკერმა (2), გერმანელი თეორიული ფიზიკოსი და პატივცემული მეცნიერების მწერალი, თებერვალში Medium-ზე დაწერა, რომ დიდი მოლოდინების მიუხედავად, LIGO და VIRGO (3) გრავიტაციული ტალღების დეტექტორებმა ერთი წლის განმავლობაში არაფერი აჩვენეს საინტერესო, გარდა შემთხვევითი ცრუ დადებითი. მეცნიერის თქმით, ეს სერიოზულ ეჭვებს ბადებს გამოყენებული მეთოდის მიმართ.

2017 წლის ნობელის პრემიით ფიზიკაში რაინერ ვაისს, ბარი კ. ბარიშს და კიპ ს. თორნს მიენიჭა, კითხვა, შესაძლებელი იყო თუ არა გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა, ერთხელ და სამუდამოდ გადაწყდა. ნობელის კომიტეტის გადაწყვეტილება ეხება უკიდურესად ძლიერი სიგნალის გამოვლენა GW150914 წარმოდგენილი პრესკონფერენციაზე 2016 წლის თებერვალში და უკვე აღნიშნული სიგნალი GW170817, რომელიც მიეწერება ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმას, ვინაიდან ორმა სხვა ტელესკოპმა დააფიქსირა კონვერტაციის სიგნალი.

მას შემდეგ ისინი შევიდნენ ფიზიკის ოფიციალურ სამეცნიერო სქემაში. აღმოჩენებმა ენთუზიაზმით გამოხმაურება გამოიწვია და ასტრონომიაში ახალი ერა იყო მოსალოდნელი. გრავიტაციული ტალღები უნდა ყოფილიყო „ახალი ფანჯარა“ სამყაროსკენ, რომელიც შემატებდა მანამდე ცნობილი ტელესკოპების არსენალს და მიიყვანდა დაკვირვების სრულიად ახალ ტიპებს. ბევრმა ეს აღმოჩენა გალილეოს 1609 წლის ტელესკოპს შეადარა. კიდევ უფრო ენთუზიაზმი იყო გრავიტაციული ტალღების დეტექტორების გაზრდილი მგრძნობელობა. 3 წლის აპრილში დაწყებული O2019-ის დაკვირვების ციკლის განმავლობაში ათობით საინტერესო აღმოჩენისა და აღმოჩენის იმედი დიდი იყო. თუმცა, ჯერჯერობით, უნზიკერი აღნიშნავს, არაფერი გვაქვს.

უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ბოლო რამდენიმე თვის განმავლობაში დაფიქსირებული გრავიტაციული ტალღების არცერთი სიგნალი დამოუკიდებლად არ დამოწმებულა. ამის ნაცვლად, იყო ცრუ დადებითი და სიგნალების აუხსნელად დიდი რაოდენობა, რომლებიც შემდეგ შემცირდა. თხუთმეტმა მოვლენამ ვერ ჩაიარა სხვა ტელესკოპებთან ვალიდაციის ტესტში. გარდა ამისა, ტესტიდან ამოღებულია 19 სიგნალი.

ზოგიერთი მათგანი თავდაპირველად ძალიან მნიშვნელოვანად ითვლებოდა - მაგალითად, GW191117j შეფასდა მოვლენად, რომლის ალბათობა იყო 28 მილიარდ წელიწადში ერთი, GW190822c - ერთი 5 მილიარდ წელიწადში და GW200108v - 1 100-დან. წლები. იმის გათვალისწინებით, რომ განხილული დაკვირვების პერიოდი მთელი წელიც კი არ იყო, ასეთი ცრუ პოზიტივი ბევრია. შესაძლოა, რაღაც არასწორია თავად სიგნალიზაციის მეთოდში, კომენტარს უწევს Unziker.

სიგნალების „შეცდომებად“ კლასიფიკაციის კრიტერიუმები, მისი აზრით, არ არის გამჭვირვალე. ეს არ არის მხოლოდ მისი აზრი. ცნობილმა ფიზიკოსმა საბინა ჰოსენფელდერმა, რომელმაც ადრე აღნიშნა LIGO დეტექტორის მონაცემთა ანალიზის მეთოდებში არსებული ხარვეზები, თავის ბლოგზე კომენტარი გააკეთა: „ხალხო, ეს თავის ტკივილს მაძლევს. თუ არ იცით, რატომ იღებს თქვენი დეტექტორი იმას, რასაც არ ელოდებით, როგორ შეგიძლიათ ენდოთ მას, როცა ხედავს იმას, რასაც თქვენ ელოდებით?

შეცდომის ინტერპრეტაცია ვარაუდობს, რომ არ არსებობს სისტემური პროცედურა რეალური სიგნალების სხვებისგან განცალკევების მიზნით, გარდა სხვა დაკვირვებებთან აშკარა წინააღმდეგობების თავიდან აცილებისა. სამწუხაროდ, „კანდიდატთა აღმოჩენის“ 53 შემთხვევას ერთი საერთო აქვს - ეს რეპორტიორის გარდა ვერავინ შენიშნა.

მედია მიდრეკილია ნაადრევად აღნიშნავენ LIGO/VIRGO-ს აღმოჩენებს. როდესაც შემდგომი ანალიზი და დადასტურების ძიება, როგორც ეს უკვე რამდენიმე თვეა, მარცხდება, მედიაში აღარ არის ენთუზიაზმი და კორექტირება. ამ ნაკლებად ეფექტურ ეტაპზე მედია საერთოდ არ იჩენს ინტერესს.

მხოლოდ ერთი აღმოჩენაა გარკვეული

უნზიკერის თქმით, თუ ჩვენ თვალყურს ვადევნებთ სიტუაციის განვითარებას 2016 წლის გახმაურებული გახსნის გამოცხადების შემდეგ, ამჟამინდელი ეჭვები გასაკვირი არ უნდა იყოს. მონაცემების პირველი დამოუკიდებელი შეფასება ჩაატარა კოპენჰაგენის ნილს ბორის ინსტიტუტის ჯგუფმა, რომელსაც ხელმძღვანელობდა ენდრიუ დ. ჯექსონი. მათმა მონაცემთა ანალიზმა გამოავლინა უცნაური კორელაციები დანარჩენ სიგნალებში, რომელთა წარმომავლობა ჯერ კიდევ გაურკვეველია, მიუხედავად გუნდის მტკიცებისა, რომ ყველა ანომალია შედის. სიგნალები წარმოიქმნება, როდესაც ნედლეული მონაცემები (ვრცელი წინასწარი დამუშავებისა და ფილტრაციის შემდეგ) შედარებულია ეგრეთ წოდებულ შაბლონებთან, ანუ თეორიულად მოსალოდნელ სიგნალებს გრავიტაციული ტალღების რიცხვითი სიმულაციებიდან.

თუმცა, მონაცემთა გაანალიზებისას, ასეთი პროცედურა მიზანშეწონილია მხოლოდ მაშინ, როდესაც სიგნალის არსებობა დაზუსტებულია და მისი ფორმა ზუსტად არის ცნობილი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ნიმუშის ანალიზი შეცდომაში შემყვანი ინსტრუმენტია. ჯექსონმა ეს ძალიან ეფექტური გახადა პრეზენტაციის დროს, შეადარა პროცედურა მანქანის სანომრე ნიშნების გამოსახულების ავტომატურ ამოცნობას. დიახ, ბუნდოვან სურათზე ზუსტი წაკითხვის პრობლემა არ არის, მაგრამ მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ახლომდებარე ყველა მანქანას აქვს ზუსტად შესაბამისი ზომის და სტილის სანომრე ნიშნები. თუმცა, თუ ალგორითმი გამოიყენებოდა სურათებზე „ბუნებაში“, ის ამოიცნობდა სანომრე ნიშნის ნებისმიერი ნათელი ობიექტიდან შავი ლაქებით. ეს არის ის, რაც უნზიკერის აზრით შეიძლება მოხდეს გრავიტაციულ ტალღებში.

3. გრავიტაციული ტალღების დეტექტორების ქსელი მსოფლიოში

იყო სხვა ეჭვები სიგნალის გამოვლენის მეთოდოლოგიასთან დაკავშირებით. კრიტიკის საპასუხოდ, კოპენჰაგენის ჯგუფმა შეიმუშავა მეთოდი, რომელიც იყენებს წმინდა სტატისტიკურ მახასიათებლებს სიგნალების გამოსავლენად შაბლონების გამოყენების გარეშე. გამოყენებისას, 2015 წლის სექტემბრის პირველი ინციდენტი ჯერ კიდევ აშკარად ჩანს შედეგებში, მაგრამ ... ჯერჯერობით მხოლოდ ეს. ასეთ ძლიერ გრავიტაციულ ტალღას შეიძლება ეწოდოს "წარმატებები" პირველი დეტექტორის გაშვებიდან მალევე, მაგრამ ხუთი წლის შემდეგ, შემდგომი დადასტურებული აღმოჩენების ნაკლებობა იწყებს შეშფოთებას. თუ არ იქნება სტატისტიკურად მნიშვნელოვანი სიგნალი მომდევნო ათი წლის განმავლობაში, იქნება GW150915-ის პირველი ნახვა ისევ რეალურად ითვლება?

ზოგი იტყვის, რომ ეს იყო მოგვიანებით GW170817-ის გამოვლენაეს არის ბინარული ნეიტრონული ვარსკვლავის თერმობირთვული სიგნალი, რომელიც შეესაბამება ინსტრუმენტულ დაკვირვებებს გამა-სხივების რეგიონში და ოპტიკურ ტელესკოპებში. სამწუხაროდ, ბევრი შეუსაბამობაა: LIGO-ს აღმოჩენა მხოლოდ რამდენიმე საათის შემდეგ იქნა ნაპოვნი სხვა ტელესკოპების მიერ სიგნალის აღნიშვნის შემდეგ.

VIRGO ლაბორატორია, რომელიც მხოლოდ სამი დღით ადრე ამოქმედდა, არ მისცა ცნობადი სიგნალი. გარდა ამისა, იმავე დღეს მოხდა ქსელის გათიშვა LIGO/VIRGO-სა და ESA-ში. არსებობდა ეჭვი სიგნალის თავსებადობასთან დაკავშირებით ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმასთან, ძალიან სუსტ ოპტიკურ სიგნალთან და ა.შ. მეორე მხრივ, ბევრი მეცნიერი, რომელიც სწავლობს გრავიტაციულ ტალღებს, ამტკიცებს, რომ LIGO-ს მიერ მიღებული მიმართულების ინფორმაცია გაცილებით ზუსტი იყო, ვიდრე ინფორმაცია. დანარჩენი ორი ტელესკოპი და ამბობენ, რომ აღმოჩენა შემთხვევით არ შეიძლებოდა ყოფილიყო.

Unziker-ისთვის საკმაოდ შემაშფოთებელი დამთხვევაა, რომ GW150914 და GW170817 მონაცემები, მსგავსი პირველი მოვლენები, რომლებიც აღინიშნა მთავარ პრესკონფერენციებზე, მოპოვებული იქნა „არანორმალური“ ვითარებაში და ვერ იქნა რეპროდუცირებული იმ დროისთვის ბევრად უკეთეს ტექნიკურ პირობებში. გრძელი სერიების გაზომვები.

ეს იწვევს ახალ ამბებს, როგორიცაა სავარაუდო სუპერნოვას აფეთქება (რომელიც ილუზია იყო), ნეიტრონული ვარსკვლავების უნიკალური შეჯახებაის აიძულებს მეცნიერებს „გადაიფიქრონ ჩვეულებრივი სიბრძნის წლები“ ​​ან თუნდაც 70 მზის შავი ხვრელი, რომელსაც LIGO-ს გუნდმა თავისი თეორიების ძალიან ნაჩქარევი დადასტურება უწოდა.

უნზიკერი აფრთხილებს სიტუაციას, როდესაც გრავიტაციული ტალღების ასტრონომია შეიძენს სამარცხვინო რეპუტაციას "უხილავი" (სხვაგვარად) ასტრონომიული ობიექტების მიწოდებით. ამის თავიდან ასაცილებლად, ის გვთავაზობს მეთოდების უფრო მეტ გამჭვირვალობას, გამოყენებული შაბლონების გამოქვეყნებას, ანალიზის სტანდარტებს და ვადის დაწესებას იმ მოვლენებისთვის, რომლებიც დამოუკიდებლად არ არის დადასტურებული.