Valuri de incertitudine
În ianuarie a acestui an, s-a raportat că observatorul LIGO a înregistrat, posibil, al doilea eveniment al fuziunii a două stele neutronice. Aceste informații arată grozav în mass-media, dar mulți oameni de știință încep să aibă îndoieli serioase cu privire la fiabilitatea descoperirilor emergente a „astronomiei undelor gravitice”.
În aprilie 2019, detectorul LIGO din Livingston, Louisiana, a detectat o combinație de obiecte situate la aproximativ 520 de milioane de ani lumină de Pământ. Această observație, făcută cu un singur detector, la Hanford, a fost temporar dezactivată, iar Fecioara nu a înregistrat fenomenul, dar a considerat-o totuși un semnal suficient al fenomenului.
Analiza semnalului GW190425 a indicat ciocnirea unui sistem binar cu o masă totală de 3,3 - 3,7 ori masa Soarelui (1). Aceasta este în mod clar mai mare decât masele observate în mod obișnuit în sistemele binare de stele neutronice din Calea Lactee, care au între 2,5 și 2,9 mase solare. S-a sugerat că descoperirea ar putea reprezenta o populație de stele neutronice duble care nu a fost observată înainte. Nu tuturor le place această multiplicare a ființelor dincolo de necesitate.
1. Vizualizarea coliziunii stelei de neutroni GW190425.
Fapt este că GW190425 a fost înregistrată de un singur detector înseamnă că oamenii de știință nu au putut determina cu exactitate locația și nu există nicio urmă de observație în domeniul electromagnetic, ca în cazul lui GW170817, prima fuziune a două stele neutronice observată de LIGO (ceea ce este, de asemenea, îndoielnic). , dar mai multe despre asta mai jos). Este posibil ca acestea să nu fi fost două stele neutronice. Poate unul dintre obiecte Gaura neagră. Poate că amândoi au fost. Dar atunci ar fi găuri negre mai mici decât orice gaură neagră cunoscută, iar modelele pentru formarea găurilor negre binare ar trebui reconstruite.
Există prea multe dintre aceste modele și teorii la care să se adapteze. Sau poate că „astronomia undelor gravitaționale” va începe să se adapteze la rigoarea științifică a vechilor domenii de observare a spațiului?
Prea multe false pozitive
Alexander Unziker (2), un fizician teoretician german și un respectat scriitor de științe populare, a scris pe Medium în februarie că, în ciuda așteptărilor uriașe, detectoarele de unde gravitaționale LIGO și VIRGO (3) nu au arătat nimic interesant într-un an, cu excepția unor false pozitive aleatorii. Potrivit omului de știință, acest lucru ridică îndoieli serioase cu privire la metoda utilizată.
Odată cu Premiul Nobel pentru Fizică în 2017 acordat lui Rainer Weiss, Barry K. Barish și Kip S. Thorne, întrebarea dacă undele gravitaționale ar putea fi detectate părea să fie rezolvată o dată pentru totdeauna. Decizia Comitetului Nobel se referă la detectarea semnalului extrem de puternic GW150914 prezentate la o conferință de presă în februarie 2016, și semnalul deja menționat GW170817, care a fost atribuit fuziunii a două stele neutronice, deoarece alte două telescoape au înregistrat un semnal convergent.
De atunci, au intrat în schema științifică oficială a fizicii. Descoperirile au evocat răspunsuri entuziaste și era de așteptat o nouă eră în astronomie. Undele gravitaționale trebuiau să fie o „nouă fereastră” către Univers, adăugându-se la arsenalul telescoapelor cunoscute anterior și conducând la tipuri complet noi de observație. Mulți au comparat această descoperire cu telescopul lui Galileo din 1609. Și mai entuziast a fost sensibilitatea crescută a detectorilor de unde gravitaționale. Speranțele pentru zeci de descoperiri și detectări interesante în timpul ciclului de observare a O3 care a început în aprilie 2019 au fost mari. Cu toate acestea, până acum, notează Unziker, nu avem nimic.
Pentru a fi precis, niciunul dintre semnalele undelor gravitaționale înregistrate în ultimele luni nu a fost verificat independent. În schimb, a existat un număr inexplicabil de mare de false pozitive și semnale, care au fost apoi retrogradate. Cincisprezece evenimente au eșuat testul de validare cu alte telescoape. În plus, 19 semnale au fost eliminate din test.
Unele dintre ele au fost considerate inițial foarte semnificative - de exemplu, GW191117j a fost estimat a fi un eveniment cu o probabilitate de unul la 28 de miliarde de ani, pentru GW190822c - unul la 5 miliarde de ani și pentru GW200108v - 1 la 100. ani. Având în vedere că perioada de observație luată în considerare nu a fost nici măcar de un an întreg, există o mulțime de astfel de fals pozitive. Poate fi ceva în neregulă cu metoda de semnalizare în sine, comentează Unziker.
Criteriile de clasificare a semnalelor ca „erori”, în opinia sa, nu sunt transparente. Nu este doar părerea lui. Renumita fiziciană teoretică Sabina Hossenfelder, care a subliniat anterior deficiențe în metodele de analiză a datelor detectorului LIGO, a comentat pe blogul ei: „Acest lucru mă doare capul, oameni buni. Dacă nu știi de ce detectorul tău detectează ceva la care nu te aștepți, cum poți avea încredere în el când vede ceea ce te aștepți?
Interpretarea erorilor sugerează că nu există o procedură sistematică pentru separarea semnalelor reale de altele, în afară de evitarea contradicțiilor flagrante cu alte observații. Din păcate, până la 53 de cazuri de „descoperiri de candidat” au un lucru în comun – nimeni, cu excepția reporterului, nu a observat acest lucru.
Mass-media tinde să celebreze prematur descoperirile LIGO/FIRGO. Când analizele ulterioare și căutările de confirmare eșuează, așa cum a fost de câteva luni, nu mai există entuziasm sau corecție în mass-media. În această etapă mai puțin eficientă, mass-media nu arată deloc interes.
O singură detecție este sigură
Potrivit Unziker, dacă am urmărit evoluția situației de la anunțul de deschidere din 2016, îndoielile actuale nu ar trebui să surprindă. Prima evaluare independentă a datelor a fost efectuată de o echipă de la Institutul Niels Bohr din Copenhaga condusă de Andrew D. Jackson. Analiza lor a datelor a relevat corelații ciudate în semnalele rămase, a căror origine este încă neclară, în ciuda afirmațiilor echipei că toate anomaliile incluse. Semnalele sunt generate atunci când datele brute (după preprocesare și filtrare extinse) sunt comparate cu așa-numitele șabloane, adică semnalele așteptate teoretic de la simulările numerice ale undelor gravitaționale.
Cu toate acestea, la analiza datelor, o astfel de procedură este adecvată numai atunci când însăși existența semnalului este stabilită și forma acestuia este cunoscută cu precizie. În caz contrar, analiza modelului este un instrument înșelător. Jackson a făcut acest lucru foarte eficient în timpul prezentării, comparând procedura cu recunoașterea automată a imaginii plăcuțelor de înmatriculare. Da, nu există nicio problemă cu citirea precisă pe o imagine neclară, dar numai dacă toate mașinile care trec prin apropiere au numere de înmatriculare exact de dimensiunea și stilul potrivit. Cu toate acestea, dacă algoritmul ar fi aplicat imaginilor „în natură”, ar recunoaște plăcuța de înmatriculare de la orice obiect luminos cu pete negre. Acesta este ceea ce Unziker crede că se poate întâmpla undelor gravitaționale.
3. Rețeaua de detectoare de unde gravitaționale din lume
Au existat și alte îndoieli cu privire la metodologia de detectare a semnalului. Ca răspuns la critici, grupul de la Copenhaga a dezvoltat o metodă care utilizează caracteristici pur statistice pentru a detecta semnale fără a folosi modele. La aplicare, primul incident din septembrie 2015 este încă vizibil în rezultate, dar... până acum doar acesta. O undă gravitațională atât de puternică poate fi numită „noroc” la scurt timp după lansarea primului detector, dar după cinci ani, lipsa unor descoperiri confirmate ulterioare începe să provoace îngrijorare. Dacă nu există un semnal semnificativ statistic în următorii zece ani, va exista prima observare a lui GW150915 considerat încă real?
Unii vor spune că a fost mai târziu detectarea lui GW170817, adică semnalul termonuclear al unei stele neutronice binare, în concordanță cu observațiile instrumentale din regiunea razelor gamma și telescoapele optice. Din păcate, există multe inconsecvențe: detectarea LIGO nu a fost descoperită decât la câteva ore după ce alte telescoape au observat semnalul.
Laboratorul VIRGO, lansat cu doar trei zile mai devreme, nu a dat niciun semnal de recunoscut. În plus, a existat o întrerupere a rețelei la LIGO/VIRGO și ESA în aceeași zi. Au existat îndoieli cu privire la compatibilitatea semnalului cu o fuziune a stelei neutronice, un semnal optic foarte slab etc. Pe de altă parte, mulți oameni de știință care studiază undele gravitaționale susțin că informațiile de direcție obținute de LIGO erau mult mai precise decât informațiile de la LIGO. celelalte două telescoape și ei spun că descoperirea nu ar fi putut fi întâmplătoare.
Pentru Unziker, este o coincidență destul de tulburătoare faptul că datele atât pentru GW150914, cât și pentru GW170817, primele evenimente de acest gen remarcate la conferințe de presă importante, au fost obținute în circumstanțe „anormale” și nu au putut fi reproduse în condiții tehnice mult mai bune la acea vreme. măsurători de serii lungi.
Acest lucru duce la știri precum o presupusă explozie de supernovă (care s-a dovedit a fi o iluzie), ciocnirea unică a stelelor neutroniceîi obligă pe oamenii de știință să „regândească ani de înțelepciune convențională” sau chiar o gaură neagră solară de 70, pe care echipa LIGO a numit-o confirmare prea grăbită a teoriilor lor.
Unziker avertizează asupra unei situații în care astronomia undelor gravitaționale va dobândi o reputație infamă pentru furnizarea de obiecte astronomice „invizibile” (altfel). Pentru a preveni acest lucru, oferă o mai mare transparență a metodelor, publicarea șabloanelor utilizate, standarde de analiză și stabilirea unei date de expirare pentru evenimentele care nu sunt validate independent.
