Вълни на несигурност
През януари тази година беше съобщено, че обсерваторията LIGO е регистрирала вероятно второто събитие на сливането на две неутронни звезди. Тази информация изглежда страхотно в медиите, но много учени започват да изпитват сериозни съмнения относно надеждността на откритията на нововъзникващата "гравитационно-вълнова астрономия".
През април 2019 г. детекторът LIGO в Ливингстън, Луизиана откри комбинация от обекти, разположени на около 520 милиона светлинни години от Земята. Това наблюдение, направено само с един детектор, в Ханфорд, беше временно деактивирано и Дева не регистрира явлението, но въпреки това го счете за достатъчен сигнал за явлението.
Анализ на сигнала GW190425 посочи сблъсък на двойна система с обща маса от 3,3 - 3,7 пъти масата на Слънцето (1). Това очевидно е по-голямо от масите, които обикновено се наблюдават в бинарните неутронни звездни системи в Млечния път, които са между 2,5 и 2,9 слънчеви маси. Предполага се, че откритието може да представлява популация от двойни неутронни звезди, която не е била наблюдавана досега. Не всеки харесва това размножаване на същества извън необходимостта.
1. Визуализация на сблъсъка на неутронната звезда GW190425.
Факт е, че GW190425 е записано от един детектор означава, че учените не са успели да определят точното местоположение и няма следа от наблюдение в електромагнитния диапазон, както в случая с GW170817, първото сливане на две неутронни звезди, наблюдавано от LIGO (което също е съмнително , но повече за това по-долу). Възможно е това да не са две неутронни звезди. Може би един от обектите Черна дупка. Може би и двете бяха. Но тогава те ще бъдат по-малки черни дупки от всяка известна черна дупка и моделите за образуването на двоични черни дупки ще трябва да бъдат изградени отново.
Има твърде много от тези модели и теории, към които да се адаптираме. Или може би "астрономията на гравитационните вълни" ще започне да се адаптира към научната строгост на старите области на космически наблюдения?
Твърде много фалшиви положителни резултати
Александър Унцикер (2), немски теоретичен физик и уважаван научно-популярен писател, написа в Medium през февруари, че въпреки огромните очаквания детекторите за гравитационни вълни LIGO и VIRGO (3) не са показали нищо интересно за една година, с изключение на случайни фалшиви положителни резултати. Според учения това поражда сериозни съмнения относно използвания метод.
С Нобеловата награда за физика за 2017 г., присъдена на Райнер Вайс, Бари К. Бариш и Кип С. Торн, въпросът дали гравитационните вълни могат да бъдат открити изглеждаше решен веднъж завинаги. Решението на Нобеловия комитет засяга изключително силно откриване на сигнал GW150914 представен на пресконференция през февруари 2016 г., и вече споменатият сигнал GW170817, който беше приписан на сливането на две неутронни звезди, тъй като два други телескопа регистрираха сближаващ сигнал.
Оттогава те са влезли в официалната научна схема на физиката. Откритията предизвикаха ентусиазирани реакции и се очакваше нова ера в астрономията. Гравитационните вълни трябваше да бъдат "нов прозорец" към Вселената, добавяйки към арсенала от известни досега телескопи и водещи до напълно нови видове наблюдения. Мнозина сравняват това откритие с телескопа на Галилей от 1609 г. Още по-ентусиазиран беше повишената чувствителност на детекторите на гравитационни вълни. Надеждите за десетки вълнуващи открития и засичания по време на цикъла на наблюдение на O3, който започна през април 2019 г., бяха големи. Засега обаче, отбелязва Унцикер, нямаме нищо.
За да бъдем точни, нито един от сигналите на гравитационните вълни, записани през последните няколко месеца, не е бил независимо проверен. Вместо това имаше необяснимо голям брой фалшиви положителни резултати и сигнали, които след това бяха понижени. Петнадесет събития се провалиха на теста за валидиране с други телескопи. Освен това от теста бяха премахнати 19 сигнала.
Някои от тях първоначално бяха смятани за много значими - например GW191117j беше оценено като събитие с вероятност едно на 28 милиарда години, за GW190822c - едно на 5 милиарда години, а за GW200108v - 1 на 100 XNUMX. години. Като се има предвид, че разглежданият период на наблюдение не беше дори цяла година, има много такива фалшиви положителни резултати. Може да има нещо нередно в самия метод на сигнализиране, коментира Унцикер.
Критериите за класифициране на сигналите като "грешки" според него не са прозрачни. Това не е само негово мнение. Известният теоретичен физик Сабине Хосенфелдер, която преди това е посочвала недостатъци в методите за анализ на данни от детектори LIGO, коментира в блога си: „Това ми създава главоболие, хора. Ако не знаете защо вашият детектор улавя нещо, което изглежда не е това, което очаквате, как можете да му се доверите, когато вижда това, което очаквате?
Тълкуването на грешки предполага, че няма систематична процедура за разделяне на действителните сигнали от другите, освен за избягване на крещящи противоречия с други наблюдения. За съжаление, цели 53 случая на "кандидат-открития" имат едно общо нещо - никой освен репортера не забеляза това.
Медиите са склонни да празнуват преждевременно откритията на LIGO/VIRGO. Когато последващите анализи и търсене на потвърждение се провалят, както е от няколко месеца, вече няма ентусиазъм и корекция в медиите. В този по-малко ефективен етап медиите не проявяват никакъв интерес.
Само едно откриване е сигурно
Според Унцикер, ако сме проследили развитието на ситуацията след шумното съобщение за откриването през 2016 г., сегашните съмнения не трябва да са изненада. Първата независима оценка на данните е извършена от екип в института Нилс Бор в Копенхаген, ръководен от Андрю Д. Джаксън. Техният анализ на данните разкрива странни корелации в останалите сигнали, чийто произход все още е неясен, въпреки твърденията на екипа, че всички аномалии са включени. Сигналите се генерират, когато необработените данни (след обширна предварителна обработка и филтриране) се сравняват с така наречените шаблони, т.е. теоретично очаквани сигнали от числени симулации на гравитационни вълни.
При анализиране на данни обаче такава процедура е подходяща само когато е установено самото съществуване на сигнала и е точно известна неговата форма. В противен случай анализът на шаблони е подвеждащ инструмент. Джаксън направи това много ефективно по време на презентацията, сравнявайки процедурата с автоматичното разпознаване на изображения на регистрационни номера на автомобили. Да, няма проблеми с точното разчитане на размазано изображение, но само ако всички автомобили, които минават наблизо, имат регистрационни номера с точно правилния размер и стил. Въпреки това, ако алгоритъмът се приложи към изображения "в природата", той ще разпознае регистрационния номер от всеки ярък обект с черни петна. Това е, което Unziker смята, че може да се случи с гравитационните вълни.
3. Мрежа от детектори на гравитационни вълни в света
Имаше и други съмнения относно методологията за откриване на сигнала. В отговор на критиките групата от Копенхаген разработи метод, който използва чисто статистически характеристики за откриване на сигнали без използването на модели. Когато се приложи, първият инцидент от септември 2015 г. все още ясно се вижда в резултатите, но ... засега само този. Такава силна гравитационна вълна може да се нарече „късмет“ малко след изстрелването на първия детектор, но след пет години липсата на допълнителни потвърдени открития започва да предизвиква безпокойство. Ако няма статистически значим сигнал през следващите десет години, ще има ли първо виждане на GW150915 все още се смятат за истински?
Някои ще кажат, че е било по-късно откриване на GW170817, тоест термоядреният сигнал на двойна неутронна звезда, в съответствие с инструментални наблюдения в областта на гама-лъчите и оптични телескопи. За съжаление има много несъответствия: откриването на LIGO не беше открито до няколко часа след като други телескопи забелязаха сигнала.
Лабораторията VIRGO, пусната само три дни по-рано, не даде разпознаваем сигнал. Освен това в същия ден имаше прекъсване на мрежата в LIGO/VIRGO и ESA. Имаше съмнения относно съвместимостта на сигнала със сливане на неутронни звезди, много слаб оптичен сигнал и т.н. От друга страна, много учени, които изучават гравитационните вълни, твърдят, че информацията за посоката, получена от LIGO, е много по-точна от информацията на другите два телескопа и казват, че находката не може да е случайна.
За Unziker е доста обезпокоително съвпадение, че данните както за GW150914, така и за GW170817, първите събития от този вид, отбелязани на големи пресконференции, са получени при „ненормални“ обстоятелства и не могат да бъдат възпроизведени при много по-добри технически условия по това време измервания на дълги серии.
Това води до новини като предполагаема експлозия на свръхнова (която се оказа илюзия), уникален сблъсък на неутронни звездитова принуждава учените да "преосмислят годините на конвенционалната мъдрост" или дори 70-соларна черна дупка, която екипът на LIGO нарече твърде прибързано потвърждение на техните теории.
Unziker предупреждава за ситуация, в която астрономията на гравитационните вълни ще придобие позорна репутация за осигуряване на „невидими“ (в противен случай) астрономически обекти. За да предотврати това да се случи, той предлага по-голяма прозрачност на методите, публикуване на използваните шаблони, стандарти за анализ и задаване на дата на изтичане за събития, които не са независимо валидирани.
