¿Cómo se filtran o descartan otras fuentes de movimiento o ruido en los experimentos LIGO?

Tiene razón al pensar que hay muchas fuentes de ruido que deben filtrarse para que Advanced LIGO funcione correctamente. Incluso las variaciones cuánticas en la presión de la luz sobre los espejos es un problema potencial que ha sido analizado y tratado.

El sistema general de filtrado y amortiguación de ruido es más complejo de lo que puedo describir completamente, pero algunos de ellos no son inusuales. Aquí hay un poco de información: https://labcit.ligo.caltech.edu/…. Los espejos están suspendidos de fibras de cuarzo de altísima calidad de diámetros y longitudes calculadas para aislar el sistema de espejos de fuentes locales de ruido, especialmente en los rangos de frecuencia esperados para las señales de ondas de gravedad.

Aquí hay un documento que describe otras fuentes de ruido y algunos de los enfoques para abordarlos: LIGO R&D. Una indicación de este documento es que el ruido térmico es actualmente el factor limitante en la sensibilidad. Dado que los interferómetros están al vacío en túneles donde la temperatura puede controlarse en un grado muy alto, esto proporciona una idea de cuán sensible es el sistema y qué tan bien se han eliminado otras fuentes de ruido.

Como escribió David Kahana, el hecho de que dos sistemas separados a 3000 km de distancia recibieran señales casi idénticas con una diferencia de tiempo esperada para las ondas de gravedad que se mueven a la velocidad de la luz es una indicación muy fuerte de que se logró la sensibilidad requerida y que la señal era real.

Una nota adicional es que esta fue la ejecución inicial de Advanced LIGO, y no se espera que el sistema alcance su sensibilidad de diseño completa hasta 2021 LIGO. Parece que el resultado reciente debería ser solo el comienzo de una alta tasa de descubrimientos y mediciones de ondas de gravedad.

Esta es una pregunta importante y estoy seguro de que es sin duda uno de los principales focos de funcionamiento de estos detectores.

Hay todo tipo de fuentes de ruido que podrían correlacionarse potencialmente y afectar el movimiento de los interferómetros láser extremadamente sensibles que se utilizan en los detectores.

Al buscar ondas gravitacionales, buscan señales transitorias dependientes del tiempo que aparecen por encima del ruido de fondo en los detectores y que duran un período de tiempo bastante corto.

Pero muchas cosas pueden causar tales transitorios que van desde camiones que circulan, a variaciones de la línea de alimentación, a variaciones de campo magnético, a ruido sísmico correlacionado, a ruido sísmico que está presente en frecuencias más bajas que las características de las ráfagas de ondas gravitacionales (35 Hz – 350 Hz ) se convierte en frecuencia en el rango de frecuencias de interés para LIGO.

Ahora aquí es donde alguien en el experimento tiene que hablar. No soy competente para dar detalles sobre esto: no los conozco.

Pero me imagino que es necesario emplear una combinación de monitoreo de todos estos efectos ambientales y todas las señales falsas deben ser vetadas por un conjunto de señales de monitoreo, magnetómetros, sismómetros y similares.

Además, los dispositivos están ciertamente diseñados con mucho cuidado para minimizar la posibilidad de que estas fuentes extrañas puedan excitar el movimiento en el rango de frecuencias de interés. Probablemente habrá mecanismos de amortiguación complejos en uso para atenuar las oscilaciones causadas por fuentes conocidas en cualquier dirección en el rango de frecuencias importantes en la medida de lo posible.

Entonces imagino que todo lo que tiene una causa de onda no gravitacional entendida se veta por medio de todas estas señales de monitoreo.

Finalmente, tienen dos detectores idénticos que se encuentran muy lejos el uno del otro, lo que hace que sea mucho más difícil, aunque tal vez no completamente imposible, creer en una fuente de señal que sea de origen puramente terrestre y que causó ambas observaciones.

Ambos observatorios vieron las señales y ambos coinciden muy de cerca después de corregir el retraso de tiempo y las orientaciones del detector.

Pero sigue siendo una pregunta muy buena y crítica. En particular, me gustaría saber más sobre lo que se hace con la sismología, ya que, por supuesto, los pequeños terremotos pueden producir movimientos de tierra pequeños y correlacionados en puntos muy distantes de la Tierra.

No diré nada más que eso y espero que un verdadero experto pueda intervenir y arrojar algo de luz aquí.