Помехи от человеческой деятельности всегда были проблемой для астрономических наблюдений. Радиоастрономия печально известна своей чувствительностью к непреднамеренным помехам — именно поэтому вблизи телескопов организованы зоны радиомолчания, где запрещено пользоваться мобильными телефонами. Гравитационно-волновая астрономия страдает от этого еще сильнее — и неясно, можно ли с этим что-то поделать.
Таковы выводы физика Рида Эссика из Университета Торонто. Результаты его исследования под названием «Может ли LIGO обнаружить переход на летнее время» выложены на сервере препринтов arXiv.
Первым же предложением автор отвечает на вопрос в заголовке: «Да, может». Ответ, на первый взгляд, кажется парадоксальным. Переход на летнее время — это искусственное человеческое изобретение, в котором участвуют даже не все страны — как оно может влиять на гравитационные волны от слияния черных дыр в миллиардах световых лет от Земли?
Не может. А на детекторы LIGO — вполне. Эссик изучил это влияние. Для этого он воспользовался так называемыми «кампаниями инжекций» — намеренным введением помех в сигналы детекторов. Две кампании инжекций, которые использовал ученый, относятся к третьему сеансу наблюдений (с 2019 по 2020 год) и начальной части четвертого сеанса (с 2023 по 2024 год) — последнего из доступных наборов данных.
Обнаружилась недельная цикличность: чувствительность системы падает пять дней подряд, а затем два дня значительного падения не наблюдается — паттерн «рабочие дни/выходные». В будни чувствительность ниже по вторникам и средам, когда на инструментах проводится техническое обслуживание.
Эссик также обнаружил суточный цикл «день/ночь». В рабочие дни чувствительность значительно снижалась в рабочее время, когда активность людей была наибольшей. После 18:00 наблюдался заметный подъем уровня чувствительности, когда человеческая активность на площадке стихала.
Самое интересное наблюдение, вынесенное автором в заголовок: суточный цикл смещается во времени на 74 минуты при переходе на летнее или зимнее время — что почти соответствует ожидаемому сдвигу на час.
Результаты исследования не стали неожиданным открытием — деятельность человека годами влияет на астрономические наблюдения. Сейсмологи также замечали еженедельную и ежедневную периодичность сейсмического шума, вызванную ежедневными поездками людей на работу и обратно и их активностью. Даже на самих объектах LIGO ранее отмечались подобные недельные циклы активности.
В статье рассмотрена не только LIGO с детекторами в Вашингтоне и Луизиане. Анализ включает фоновый шум от Virgo, расположенного в Италии, и KAGRA в Японии. Однако вес детекторов LIGO в общей сети настолько высок, что недельные и суточные паттерны больше всего соответствуют американскому рабочему графику.
Это открытие — не просто любопытный нюанс гравитационно-волновой астрономии. Оно влияет на типы гравитационных волн, которые способна обнаружить система. Гравитационные волны подвержены влиянию направления, откуда они приходят, поэтому данные могут искажаться в зависимости как от времени года, так и от времени суток, и даже от дня недели. Учет этих изменений улучшит качество наблюдений гравитационно-волновой астрономии, пока мы не построим гигантский космический интерферометр, которому не будут мешать земные активности.
Гравитационные волны наконец подтвердили теорию Стивена Хокинга о черных дырах
Телескоп на крыше мира начал поиск старейших следов Большого взрыва
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram