Третий сеанс наблюдений (O3) детекторов Advanced LIGO и Advanced Virgo завершился в марте 2020 года. Во время O3 было подтверждено несколько десятков гравитационных волн (ГВ), возникающих в результате компактного бинарного слияния (CBC) черных дыр и/или нейтронов. Звезды. Однако CBC — это только один тип источников ГВ среди более широкого диапазона возможностей. Здесь мы сосредоточимся на типе переходных процессов GW , которые имеют особенно короткую продолжительность (менее 1 секунды): мы также называем их «короткими всплесками». Потенциальные примеры источников коротких всплесков (помимо слияний двойных черных дыр) включают сверхновые с коллапсом ядра , каспы космических струн или сбои пульсаров.— а также захватывающая возможность совершенно новых непредсказуемых источников.
НЕМОДУЛИРОВАННЫЕ ПОИСКИ
Учитывая отсутствие точных моделей для большинства этих потенциальных источников, важно обрабатывать данные с помощью алгоритмов, способных обнаруживать практически любой тип сигнала, главное, чтобы он был коротким: это так называемый «не смоделированный» кратковременный сигнал. временный поиск. По сравнению со специализированным подходом поиска CBC , когда мы ищем в данных особенности, соответствующие известным «шаблонам» сигналов, не моделированный поиск извлекает лишние данные, которые могут быть совместимы с GW, удовлетворяющими минимальным предположениям. Однако недостатком этого не моделированного подхода является то, что эти алгоритмы поиска ограничены наличием шумовых артефактов (глюков детектора - не путать со сбоями пульсара) в данных, которые могут напоминать подлинный сигнал GW. Благодаря информации со вспомогательных каналов, которые контролируют внешнее и внутреннее состояние интерферометров, большую часть сбоев этих детекторов можно идентифицировать и наложить вето. Это помогает улучшить статистическую значимость возможных кандидатов.
Для этой работы были рассмотрены два алгоритма поиска: когерентный пакет волн (cWB) извлекает список кандидатов сигналов GW из данных, а Bayes Wave (BW) выполняет последующий анализ кандидатов cWB. Два алгоритма были протестированы на наборе специально смоделированных волновых форм , где к данным было добавлено несколько различных общих «форм» сигнала, чтобы определить, насколько энергичным должен быть GW, чтобы его могли наблюдать наши детекторы.
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Прогнозируемое распределение получено с помощью широко используемой процедуры временного сдвига данных детектора. Никаких новых кандидатов на ГВ обнаружено не было, за исключением некоторых уже обнаруженных источников CBC (тех, которые запечатлевают в данных кратковременный сигнал, соответствующий массивным компактным объектам). В то время как в предыдущих прогонах мы характеризовали чувствительность подобных поисков, рассматривая специальные общие формы сигналов, в этой работе мы дополнительно исследуем, насколько хорошо поиск способен обнаруживать два конкретных возможных астрофизических источника: сверхновые с коллапсом ядра (CCSN) и изолированные нейтроны звезды (НС).
ГЛОССАРИЙ
- Переходный период : Астрономическое явление с коротким временным масштабом, в отличие от других типичных астрофизических событий, которые могут длиться от тысяч до миллиардов лет. Существует широкий диапазон переходных процессов ГВ. В этом поиске мы фокусируемся на переходных процессах GW меньшей продолжительности.
- Вспомогательные каналы : используются для мониторинга поведения окружающей среды вокруг детектора, они регистрируют все, что может способствовать выявлению любых помех. Некоторыми примерами являются показания магнитометра или сейсмометра или мониторы, записывающие деятельность человека или погодные условия.
- Сверхновая с коллапсом ядра : в конце эволюции звезды, после образования элементов тяжелее водорода в результате ядерного синтеза, звезда с массой, превышающей массу Солнца в 8 раз, коллапсирует под действием собственной гравитации. Этот процесс нагревает поверхность и создает ударную волну, распространяющуюся наружу от звезды. Этот удар может в конечном итоге разрушить оболочку звезды, что приведет к взрыву.
- Нейтронная звезда : Коллапс ядра мертвой звезды, обычно примерно в 1,4 раза превышающей массу нашего Солнца, с радиусом около 10 км.
- Уравнение состояния : внутренняя структура NS может быть описана уравнением состояния, которое говорит нам о взаимосвязи между давлением и плотностью внутри NS. Поскольку мы до сих пор не знаем, какова точная внутренняя структура этих объектов, мы используем различные модели уравнения состояния, чтобы охватить несколько возможностей.
- Сбой пульсара: Пульсар — это нейтронная звезда, которую можно наблюдать благодаря импульсам электромагнитного излучения (обычно в радиодиапазоне). Не все нейтронные звезды можно наблюдать как пульсар, потому что они не излучают электромагнитное излучение в направлении Земли или не излучают вообще. Известно, что часть населения нейтронных звезд демонстрирует кратковременные сбои, измеренные электромагнитными наблюдениями за пульсарами. Двумя наиболее изученными в литературе механизмами этих сбоев пульсара являются звездотрясения и взаимодействия сверхтекучей коры.
- Анализ сдвига во времени : стандартный метод в науке о гравитационных волнах для оценки уверенности кандидата. Это выполняется путем применения различных временных сдвигов между потоками данных от двух или более детекторов. Возможные триггеры, возникающие в результате этого анализа временных сдвигов, генерируются случайными совпадениями и напоминают статистическое распределение кандидатов в исходных данных (без сдвига). Повторение этих временных сдвигов огромное количество раз позволяет повысить достоверность оценки значимости.
- Космическая струна : гипотетические одномерные объекты, которые могли образоваться в ранней Вселенной, когда она охлаждалась и расширялась.
- Каспид : Фиксированная точка на кривой, в которой точка, очерчивающая кривую, точно меняет направление своего движения.
- Форма волны : представление того, как сигнал гравитационной волны изменяется со временем.
- Чувствительность : способ описания способности детектора обнаруживать сигнал. Детекторы с более низким уровнем шума способны обнаруживать более слабые сигналы, и поэтому говорят, что они имеют более высокую (или большую) чувствительность.
- Пульсар Вела : пульсар, расположенный в созвездии Вела, остаток взрыва сверхновой.
- Парсек (пк) : единица измерения расстояния, широко используемая в астрономии. Это соответствует примерно 31 триллиону километров .
