Was hat LIGO tatsächlich gesehen? (Entdeckung von Gravitationswellen)

Ich versuche, ein Originalvideo / -bild von dem zu finden, was LIGO tatsächlich gesehen hat, aber alles, was ich finden kann, sind Künstlerwiedergaben von Gravitationswellen.

Das tatsächliche Bild ist nicht viel. Ich konnte es in der Wissenschaft finden , und das ist alles, was es ist:

Es ist nur eine Welle, die von zwei verschiedenen Observatorien zu leicht unterschiedlichen Zeiten gesehen wird. Die Verschiebung passt perfekt, indem sie um die Geschwindigkeit des Lichtunterschieds an ihren Standorten verschoben wird. Dies ist der Beweis für Gravitationswellen.

Es ist zu beachten, dass es zwei Instrumente gibt, um eine Gegenprüfung gegen andere Vibrationsquellen durchzuführen. Jedes Observatorium erkennt Vibrationen auf einer Skala von 4 km bis zu einer sehr kleinen Größenordnung (1 / 10.000 der Breite eines Protons). Wenn die beiden verglichen werden, kann man davon ausgehen, dass das Signal von einer nicht lokalen Quelle stammt, für die nur Gravitationswellen geeignet sind.

Zunächst glaube ich, dass Ihre Frage ein Missverständnis der Art der LIGO-Beobachtungsstellen darstellt. Die Art der Detektoren ist, dass sie im Gegensatz zu einer Kamera wie ein Mikrofon wirken. Das bedeutet, dass sie empfindlich auf Gravitationswellen reagieren, die aus den meisten Richtungen eintreffen, jedoch nicht unterscheiden können, woher die Wellen kommen. Durch die Verwendung mehrerer Detektoren (was auch für eine sichere Erkennung erforderlich ist) kann der Zeitunterschied zwischen den Detektoren verwendet werden, um eine Vorstellung von der Position der Quelle zu geben. Dies bedeutet auch, dass die Ausgabe der Detektoren ein einzelner Datenstrom ist.

Dieses Bild aus dem Artikel in Physical Review Letters (nicht hinter einer Paywall) ist eine bessere Zusammenfassung dessen, was LIGO gehört hat als die derzeit akzeptierte Antwort. Ich erkläre die Fenster von oben nach unten.

1. Die oberen Fenster zeigen die in den beiden Detektoren gemessenen Rohsignale, wobei die H1-Daten den L1-Daten auf der rechten Seite überlagert sind.
2. Die zweite Reihe zeigt verschiedene Simulationen dessen, was die allgemeine Relativitätstheorie (Einsteins Theorie) für die Gravitationswellen vorhersagt. Durch diese Simulationen kann LIGO behaupten, dass sie wissen, dass die Welle durch zwei verschmelzende Schwarze Löcher verursacht wurde.
3. Die dritte Fensterreihe enthält die Rohdaten abzüglich der Simulationen.
4. Die unteren Fenster sind einfach eine andere Möglichkeit, die "Roh" -Daten zu zeichnen, die als Zeit-Frequenz-Diagramm bezeichnet werden. Die Zeit liegt auf der x-Achse und die Frequenz auf der y-Achse. Für eine Person aus dem Feld ist dieses Signal das bekannteste Merkmal einer Verschmelzung, das sogenannte Zwitschern. Mit fortschreitender Zeit verschiebt sich die Frequenz nach oben. Sie können tatsächlich auf den ‚raw‘ Chirp hören hier .

LIGO "sah" nichts. Es überwacht die relativen Längen der Pfade, die von zwei Laserstrahlen in etwa 4 km langen Vakuumrohren (obwohl der Laserpfad aus etwa 75 Auf- und Abbewegungen der Arme besteht) und im rechten Winkel zueinander genommen werden.

$10^{21}$

Das ganze Ereignis dauerte ungefähr 0,3 Sekunden und die Spur (die überall in den Nachrichten war) zeichnet einfach den Bruchteil auf, um den sich die Länge der Arme als Funktion der Zeit ändert.

Das Ereignis wurde (fast) gleichzeitig von zwei nahezu identischen Setups in verschiedenen Teilen der USA aufgezeichnet. Die Erfassung des gleichen Signals in beiden Detektoren schließt eine lokale Ursache der Störung aus, und die geringe Zeitverzögerung zwischen den Erfassungen ermöglicht eine grobe Lokalisierung der Gravitationswellenquelle am Himmel.

Nach dem Tutorial GW150914 sahen die Advanced LIGO L1- und H1-Detektoren ursprünglich Folgendes :

Sie können die Rohdaten aus diesem Tutorial herunterladen.

Die anderen Antworten zeigen bereits verarbeitete (aufgehellte, gefilterte, um 7 ms verschobene, invertierte) Wellenformen.

Der eigentliche Messmechanismus, den LIGO verwendet, ist die Laserinterferometrie. Eine vernünftige Interpretation dessen, was LIGO "sah", wäre das durch die Gravitationswellen verursachte Interferenzmuster, das ungefähr so ​​"aussieht":

Leider konnte ich kein Bild der von LIGO erwähnten Laserinterferenz finden. es ist wahrscheinlich sowieso zu klein für Fotografie.

Alle anderen Diagramme, die von Menschen verlinkt werden, sind nur Diagramme der Interferenzmusterdaten. Das Anzeigen eines Diagramms der LIGO-Daten als Antwort auf diese Frage entspricht dem Anzeigen eines Bildhistogramms als Antwort auf die Frage "Was sieht das Hubble-Weltraumteleskop?"

Ich weiß nicht, ob es für Sie interessant ist, aber hier ist der Link des Papiers, das über diese Beobachtungen veröffentlicht wurde:

http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102

Sobald die Antwort oben ganz einfach ist! Kurz gesagt, das LIGO hat ein transientes Gravitationswellensignal beobachtet und diese Beobachtungen stimmen mit den Vorhersagen der Wellenform überein, die von der Allgemeinen Relativitätstheorie für das System mit zwei Schwarzen Löchern abgeleitet wurden.