Esta:
es como.
- ¿Qué se requiere para la conversión de energía térmica en energía mecánica?
- ¿Cómo cambia la vida media cuando la mitad de las partículas se han ido? Por ejemplo, si 20 (número arbitrario) tiene una vida media de 5 segundos, ¿tendrá 10 una vida media de 5 segundos?
- ¿Cómo se realiza la separación de flujo sobre un cilindro o esfera?
- ¿Cuál es la diferencia entre densidad y masa?
- ¿Podemos decir que algo con velocidad cero todo el tiempo tiene velocidad constante?
Cuando vi las noticias por primera vez, quería leer el periódico (en el navegador de mi teléfono, escribiendo “prl”, el nombre de la revista, se completa automáticamente con “ondas gravitacionales“), pero no pude superar esta cifra. Es asombroso por algunas razones.
1. Simplemente mirar la coincidencia entre la señal (gráficos superiores) y las predicciones de la computadora (gráficos intermedios) es alucinante. Este es el tipo de teoría: por la cual los científicos de experimentos experimentales morirían.
2. La señal no solo coincide con las predicciones teóricas, las dos señales coinciden entre sí, una confirmación más de que es una señal astronómica real. Los dos detectores se encuentran en los rincones opuestos de los Estados Unidos: solo un efecto astronómico masivo podría afectarlos a ambos simultáneamente y con tanta claridad. Aparentemente, el equipo se preguntó en un momento si un rayo en África podría haberlo causado, pero eso también podría descartarse porque:
3. La característica de frecuencia es altamente inusual. Esto es lo que hizo que esta señal indicara el slam dunk y el que rápidamente sacaron para su publicación. Puede ver que inicialmente la señal tiene baja frecuencia (los “picos” están espaciados), y luego la frecuencia aumenta al mismo tiempo que la amplitud (las alturas de los picos), y luego, de repente, la amplitud cae masivamente, incluso cuando La frecuencia sigue aumentando.
Esto hace que la señal sea convincente porque la gran mayoría del ruido terrestre es de frecuencia aleatoria o fija. Si hubieran captado el ruido de la red eléctrica, habría sido de 60Hz (¿creo? No estoy seguro de lo que es en los Estados Unidos). Si se tratara de radio, vería una señal que se desplaza alrededor de millones de hercios, también estaría en la banda de frecuencia incorrecta. Por otro lado, una fusión de agujeros negros tiene mucho sentido: inicialmente los agujeros negros están haciendo su órbita normal, pero a medida que se acercan, sus velocidades aumentan y las olas que lanzan se vuelven más fuertes, y luego hay un choque todopoderoso ! Y el nuevo agujero negro más grande “resuena” el exceso de energía y se calma.
Es magnífico.
EDITAR:
¡A continuación hay algunas preguntas subsidiarias que responderé aquí! Además, me disculpo inmensamente por adjuntar inicialmente una pequeña imagen muy fea, ya que esto fue respondido inicialmente en mi teléfono.
¿Cómo sabemos que se emitieron hace 1.300 millones de años?
No, no lo hacemos! Lo que sí sabemos es que se emitieron a 1.300 millones de años luz de distancia (o para usar las unidades del resumen, 410 megaparsecs). Lo sabemos al seguir los siguientes pasos:
- Primero, calcule cómo se ve la señal para un montón completo de posibles fusiones de agujeros negros de diferentes tamaños, distancias y ángulos.
- Luego revise todos los datos experimentales y vea si alguno de ellos se parece a alguna de las señales.
- ¡Ajá! Tenemos una coincidencia inicial para una señal en la que un agujero negro de 36 ms come un agujero negro de 29 ms y escupe un agujero negro de 62 ms. ¿Pero a dónde fueron las otras 3 ms? (Nota: Ms = masa solar)
- ¡Esa energía desapareció como ondas gravitacionales! (Wow.) Pero eso significa que sabemos lo fuerte que fue en la fuente, y:
- Sabemos lo fuerte que fue aquí en la Tierra, donde lo medimos. ¡Eso significa que sabemos lo lejos que estaba!
- Ahora, también sabemos que la señal llegó 7 milisegundos más tarde al detector de Washington que al detector de Louisiana. Como las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz, y dado que conocemos la distancia entre Louisiana y Washington, ¡conocemos el ángulo en el cielo del que proviene la señal!
Vea las respuestas aquí para más explicaciones.
¿Sabemos que las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz?
No, nosotros no! Esta es una de esas áreas donde la teoría simplemente no nos ha dado una buena razón para dudar. Puedo darte una razón de onda manual: las ondas gravitacionales son ondas en el espacio-tiempo mismo, y la única velocidad que está “incrustada” en la estructura del espacio-tiempo, la única forma de convertir entre unidades de tiempo y unidades de espacio cuando se hace relatividad especial: es la velocidad de la luz, por lo que tendrá que trabajar muy duro para pasar de contrabando otra velocidad que no sea la velocidad de la luz a la estructura del espacio-tiempo en la que las ondas gravitacionales también podrían viajar.
Sin embargo, no hemos medido eso a partir de este experimento. Podríamos hacerlo si tuviéramos tres interferómetros: simplemente finja que tiene tres pares separados, haga los análisis por separado como se indicó anteriormente (suponiendo la velocidad de la luz), y si las respuestas para “de dónde vino la señal provienen del punto” en direcciones muy diferentes, tendremos un problema enorme. Dudo que llegue a eso, ¡pero nunca se sabe! Cosas más extrañas han sucedido.
¿La afirmación 5.1-sigma es exagerada?
Un comentario a continuación es que el ruido es bastante grande y, por lo tanto, la afirmación de una significación 5.1-sigma, o la probabilidad de que ocurra un evento aleatorio equivalente cada 203,000 años, es exagerada. Esta es una pregunta importante y válida. Para decirlo en términos no estadísticos: suponga que tiene una fábrica de conservas de tomate que produce latas de tomate de 400 gramos. ¡Eliges al azar una lata para probar un día y horror de los horrores! ¡Solo pesa 397 gramos! ¿Ha ocurrido un robo? Eso depende:
- Si la fábrica de latas generalmente produce latas que pesan 390-410 gramos (correspondientes a un sigma de aproximadamente 3 gramos), entonces, por supuesto, una lata de 397 gramos es completamente habitual. La diferencia es aleatoria (solo 1 sigma).
- Pero si la fábrica de latas generalmente produce latas que pesan 398-402 gramos (sigma aproximadamente 0.6 gramos), ¡entonces una lata de 397 gramos es muy inusual! ¡Alguien robó los 3 gramos! (Es una diferencia de 5 sigma, que tiene muy pocas posibilidades de que ocurra al azar).
Lo que sucede es que si deja los detectores LIGO encendidos (como uno lo hace, para detectar cosas), entra mucho ruido, debido a todos los movimientos aleatorios en la maquinaria y los circuitos y demás. Pero el equipo de LIGO está afirmando que su señal se ve completamente diferente de ese ruido. No están operando la fábrica de latas y al ver una lata un poco más liviana se puede caer; lo están operando y al ver un medio vacío puede salir de él, y saben que tal evento solo debería ocurrir al azar una vez cada 200 milenios, ¡y por lo tanto tienen una fusión de agujeros negros! (Los agujeros negros comen tomates enlatados. ¿Quién sabía?)
Muestran su análisis en la sección V de su artículo (disponible gratuitamente en línea), y básicamente hace lo que dice en el … can.
Tomemos el gráfico de la derecha primero. En el eje x tenemos la “estadística de detección”, que es básicamente un “¿cuánto apostaríamos a que este evento sea una fusión de agujeros negros?” número, y el gráfico en su conjunto cuenta con qué frecuencia ocurren tales eventos en los datos de medición. (El número tiene en cuenta la correlación entre los dos sensores; si un sensor devuelve una señal excelente pero falta por completo en el otro sensor, esa señal tiene un gran descuento). Puede ver que, en el lado izquierdo, eventos con una probabilidad baja de ser una fusión de agujeros negros ocurre con bastante frecuencia. Pero los eventos con una probabilidad media son mucho más raros: una estadística de detección de 14 ocurre aproximadamente un millón de veces menos que una estadística de detección de 8. Pero el evento GW150914 tiene una estadística de 24, que es aún más grande. Incluso los eventos con una estadística de 20 solo ocurren, nuevamente, alrededor de una millonésima parte de los eventos más probables. De ahí proviene la estimación 5.1 sigma. (Tenga en cuenta que esto ni siquiera es una estadística exacta, es un límite inferior e incluye un factor bastante arbitrario de 3 para “el número de clases de búsqueda”, que es básicamente el equivalente estadístico de humblebragging).
Pero, ¿qué pasa con el gráfico de la izquierda? Eso es para responder a la objeción totalmente legítima: si buscas fusiones de agujeros negros, ¡por supuesto que las encontrarás! Así que hacen otra búsqueda de “cualquier cosa extraña” en lugar de “cualquier cosa de fusión de agujeros negros con el premio Nobel” . Esta vez, hay eventos con una estadística de detección más alta de 32, aunque tenga en cuenta que son muy. muy raro. ¿Por qué no están en el gráfico del lado derecho? Porque, aunque pertenecen a la categoría de “cualquier cosa extraña”, ¡ciertamente no parecen fusiones de agujeros negros! Pero sí proporcionan una línea de base independiente para la frecuencia con la que deberíamos esperar ver esos eventos extraños, que es comparable a su otra estimación.
Lo que esto nos dice es que incluso con el ruido inicial (comentario justo), una señal como esa sigue siendo altamente estadísticamente significativa. Vale la pena señalar que su estadística de detección utiliza la distribución de energía espectral, de modo que la frecuencia de la señal entrante se pondera bastante (como era de esperar; la amplitud instantánea seguramente será una métrica muy ruidosa). La discrepancia entre el ruido inicial y la señal modelada es muy superior a la discrepancia entre la señal final masiva y el ruido típico del detector. Además, por lo que vale, los residuos no están correlacionados entre los dos detectores, como se muestra a continuación:
