Talasi neizvjesnosti

U januaru ove godine objavljeno je da je opservatorija LIGO snimila, vjerovatno drugi događaj spajanja dvije neutronske zvijezde. Ova informacija izgleda sjajno u medijima, ali mnogi naučnici počinju ozbiljno sumnjati u pouzdanost otkrića nove "astronomije gravitacionih talasa".

U aprilu 2019. detektor LIGO u Livingstonu, Louisiana, otkrio je kombinaciju objekata koji se nalaze na oko 520 miliona svjetlosnih godina od Zemlje. Ovo zapažanje, napravljeno sa samo jednim detektorom, u Hanfordu, privremeno je onemogućeno, a Djevica nije registrovala fenomen, ali ga je ipak smatrala dovoljnim signalom za pojavu.

Analiza signala GW190425 ukazuje na sudar binarnog sistema ukupne mase 3,3 - 3,7 puta veće mase Sunca (1). Ovo je očito veće od masa koje se obično opažaju u sistemima binarnih neutronskih zvijezda u Mliječnom putu, a koje su između 2,5 i 2,9 solarnih masa. Pretpostavlja se da ovo otkriće može predstavljati populaciju dvostrukih neutronskih zvijezda koja ranije nije primijećena. Ne voli svako ovo umnožavanje bića izvan nužde.

1. Vizualizacija sudara neutronske zvijezde GW190425.

Stvar je u tome GW190425 zabilježeno jednim detektorom znači da naučnici nisu bili u mogućnosti da precizno odrede lokaciju, a nema ni traga opservacije u elektromagnetskom opsegu, kao u slučaju GW170817, prvog spajanja dvije neutronske zvijezde koje je LIGO uočio (što je također sumnjivo , ali više o tome u nastavku). Moguće je da to nisu bile dvije neutronske zvijezde. Možda jedan od objekata Crna rupa. Možda su oboje bili. Ali tada bi to bile manje crne rupe od bilo koje poznate crne rupe, a modeli za formiranje binarnih crnih rupa morali bi se ponovo izgraditi.

Previše je ovih modela i teorija da bi se njima prilagodili. Ili će se možda "astronomija gravitacionog talasa" početi prilagođavati naučnoj strogosti starih polja svemirskog posmatranja?

Previše lažnih pozitivnih rezultata

Alexander Unziker (2), njemački teorijski fizičar i ugledni pisac popularne nauke, napisao je u februaru za Medium da, uprkos ogromnim očekivanjima, detektori gravitacionih talasa LIGO i VIRGO (3) za godinu dana nisu pokazali ništa zanimljivo, osim nasumičnih lažnih pozitivnih rezultata. Prema naučniku, to izaziva ozbiljne sumnje u korišćenu metodu.

Sa Nobelovom nagradom za fiziku 2017. koja je dodijeljena Raineru Weissu, Barryju K. Barishu i Kipu S. Thorneu, činilo se da je pitanje da li se gravitacijski talasi mogu detektovati jednom zauvijek riješeno. Odluka Nobelovog komiteta se tiče izuzetno jaka detekcija signala GW150914 predstavljen na konferenciji za novinare u februaru 2016. i već spomenuti signal GW170817, koji je pripisan spajanju dvije neutronske zvijezde, budući da su druga dva teleskopa snimila konvergentni signal.

Od tada su ušli u zvaničnu naučnu šemu fizike. Otkrića su izazvala oduševljene reakcije i očekivala se nova era u astronomiji. Gravitacijski valovi trebali su biti "novi prozor" u svemir, dodajući arsenal ranije poznatih teleskopa i dovodeći do potpuno novih vrsta posmatranja. Mnogi su ovo otkriće upoređivali sa Galilejevim teleskopom iz 1609. godine. Još više entuzijazma bila je povećana osjetljivost detektora gravitacijskih valova. Nade u desetine uzbudljivih otkrića i detekcija tokom ciklusa posmatranja O3 koji je započeo u aprilu 2019. bile su velike. Međutim, za sada, napominje Unziker, nemamo ništa.

Da budemo precizni, nijedan od signala gravitacionih talasa zabeleženih u poslednjih nekoliko meseci nije nezavisno verifikovan. Umjesto toga, postojao je neobjašnjivo veliki broj lažnih pozitivnih rezultata i signala, koji su potom smanjeni. Petnaest događaja nije prošlo validacijski test sa drugim teleskopima. Osim toga, sa testa je uklonjeno 19 signala.

Neki od njih su u početku smatrani veoma značajnim - na primjer, GW191117j je procijenjen kao događaj sa vjerovatnoćom od jedan u 28 milijardi godina, za GW190822c - jedan u 5 milijardi godina, a za GW200108v - 1 u 100. godine. S obzirom da posmatrani period nije bio ni čitava godina, ovakvih lažno pozitivnih rezultata ima dosta. Možda nešto nije u redu sa samom metodom signalizacije, komentira Unziker.

Kriterijumi za klasifikaciju signala kao "greške", po njegovom mišljenju, nisu transparentni. To nije samo njegovo mišljenje. Poznata teorijska fizičarka Sabina Hossenfelder, koja je ranije ukazala na nedostatke u metodama analize podataka LIGO detektora, prokomentirala je na svom blogu: „Boli me glava, ljudi. Ako ne znate zašto vaš detektor uhvati nešto što ne očekujete, kako mu možete vjerovati kada vidi ono što očekujete?

Tumačenje greške sugerira da ne postoji sistematska procedura za odvajanje stvarnih signala od drugih, osim izbjegavanja flagrantnih kontradikcija sa drugim zapažanjima. Nažalost, čak 53 slučaja "otkrića kandidata" imaju jedno zajedničko - niko osim reportera to nije primijetio.

Mediji imaju tendenciju da prerano slave otkrića LIGO/VIRGO. Kada naknadne analize i traženje potvrde ne uspiju, kao što je to već nekoliko mjeseci, nema više entuzijazma i korekcija u medijima. U ovoj manje efektivnoj fazi, mediji uopšte ne pokazuju interesovanje.

Samo jedna detekcija je sigurna

Prema Unzikeru, ako smo pratili razvoj situacije od najave visokog profila 2016. godine, trenutne sumnje ne bi trebale biti iznenađenje. Prvu nezavisnu procjenu podataka izvršio je tim na Institutu Niels Bohr u Kopenhagenu predvođen Andrewom D. Jacksonom. Njihova analiza podataka otkrila je čudne korelacije u preostalim signalima, čije porijeklo je još uvijek nejasno, uprkos tvrdnjama tima da uključene sve anomalije. Signali se generiraju kada se sirovi podaci (nakon opsežne predobrade i filtriranja) uporede s takozvanim šablonima, odnosno teorijski očekivanim signalima iz numeričkih simulacija gravitacijskih valova.

Međutim, pri analizi podataka takav postupak je prikladan samo kada je utvrđeno samo postojanje signala i precizno poznat njegov oblik. Inače, analiza obrazaca je alat koji dovodi u zabludu. Džekson je ovo učinio veoma efektnim tokom prezentacije, upoređujući proceduru sa automatskim prepoznavanjem slike registarskih tablica automobila. Da, nema problema sa preciznim očitavanjem mutne slike, ali samo ako svi automobili koji prolaze u blizini imaju registarske tablice tačno odgovarajuće veličine i stila. Međutim, kada bi se algoritam primijenio na slike "u prirodi", on bi prepoznao registarsku tablicu sa bilo kojeg svijetlog objekta sa crnim mrljama. Ovo je ono što Unziker misli da se može dogoditi gravitacionim talasima.

3. Mreža detektora gravitacionih talasa u svetu

Bilo je i drugih nedoumica oko metodologije detekcije signala. Kao odgovor na kritike, grupa iz Kopenhagena razvila je metodu koja koristi čisto statističke karakteristike za detekciju signala bez upotrebe obrazaca. Kada se primjeni, prvi incident iz septembra 2015. još uvijek je jasno vidljiv u rezultatima, ali ... za sada samo ovaj. Ovako snažan gravitacijski val može se nazvati "srećom" ubrzo nakon lansiranja prvog detektora, ali nakon pet godina nedostatak daljnjih potvrđenih otkrića počinje zabrinjavati. Ako ne bude statistički značajnog signala u narednih deset godina, hoće li ga biti prvo viđenje GW150915 se i dalje smatra stvarnim?

Neki će reći da je to bilo kasnije detekcija GW170817, odnosno termonuklearni signal binarne neutronske zvijezde, u skladu sa instrumentalnim opažanjima u području gama zraka i optičkim teleskopima. Nažalost, postoji mnogo nedosljednosti: detekcija LIGO-a je otkrivena tek nekoliko sati nakon što su drugi teleskopi zabilježili signal.

Laboratorija VIRGO, pokrenuta samo tri dana ranije, nije dala nikakav prepoznatljiv signal. Osim toga, došlo je do prekida mreže u LIGO/VIRGO i ESA istog dana. Postojale su sumnje u kompatibilnost signala sa spajanjem neutronskih zvijezda, vrlo slabim optičkim signalom itd. S druge strane, mnogi naučnici koji proučavaju gravitacijske valove tvrde da je informacija o smjeru koju je dobio LIGO bila mnogo tačnija od informacija druga dva teleskopa, a kažu da nalaz nije mogao biti slučajan.

Za Unzikera je prilično uznemirujuća koincidencija da su podaci i za GW150914 i GW170817, prve događaje ove vrste zabilježene na velikim konferencijama za štampu, dobiveni pod „nenormalnim“ okolnostima i nisu se mogli reproducirati pod mnogo boljim tehničkim uvjetima u to vrijeme. mjerenja dugih serija.

Ovo dovodi do vijesti poput navodne eksplozije supernove (za koju se ispostavilo da je iluzija), jedinstveni sudar neutronskih zvijezdato tjera naučnike da "preispitaju godine konvencionalne mudrosti" ili čak crnu rupu od 70 solarnih, koju je LIGO tim nazvao prenagljenom potvrdom svojih teorija.

Unziker upozorava na situaciju u kojoj će astronomija gravitacijskih valova steći neslavnu reputaciju da obezbjeđuje "nevidljive" (inače) astronomske objekte. Kako bi se to spriječilo, nudi veću transparentnost metoda, objavljivanje korišćenih šablona, ​​standarde analize i postavljanje datuma isteka za događaje koji nisu nezavisno potvrđeni.