Фон гравитационной волны - Gravitational wave background

Часть серии по
Физическая космология
Изображение полного неба, полученное по данным WMAP за девять лет
Ранняя вселенная
Фоны
  • Категория Категория
  • Крабовидная туманность.jpg Астрономический портал

В гравитационная волна фон (также GWB и стохастический фон) является случайным гравитационная волна сигнал, потенциально обнаруживаемый экспериментами по обнаружению гравитационных волн. Поскольку предполагается, что фон является случайным, он полностью определяется его статистическими свойствами, такими как среднее значение, дисперсия и т. Д.

Источники стохастического фона

Предполагается наличие нескольких потенциальных источников фона в различных интересующих частотных диапазонах, при этом каждый источник создает фон с различными статистическими свойствами. Источники стохастического фона можно условно разделить на две категории.

Космологические предпосылки, возникающие из источников ранней вселенной (например, некоторый инфляционный механизм), теории космических струн и т. Д. Хотя эти источники более гипотетичны, обнаружение фона от них было бы крупным открытием новой физики. Обнаружение такого инфляционного фона окажет глубокое влияние на раннюю Вселенную. космология и дальше физика высоких энергий.

Астрофизический фон, создаваемый помехами от множества слабых, независимых и неразрешенных астрофизических источников.[1] Например, ожидается, что астрофизический фон от слияний звездных двойных черных дыр станет ключевым источником стохастического фона для нынешнего поколения наземных детекторов гравитационных волн. LIGO и Дева детекторы уже обнаружили отдельные гравитационно-волновые события от таких слияний черных дыр. Однако будет большое количество таких слияний, которые нельзя будет разрешить по отдельности, что вызовет гудение случайного шума в детекторах. Другие астрофизические источники, которые нельзя разрешить индивидуально, также могут служить фоном. Например, достаточно массивная звезда на заключительном этапе своей эволюции схлопнется с образованием либо черная дыра или нейтронная звезда - при быстром обрушении в последние моменты взрыва сверхновая звезда Событие, которое может привести к таким образованиям, теоретически могут высвобождаться гравитационные волны.[2][3] Кроме того, в быстро вращающихся нейтронных звездах существует целый класс нестабильностей, вызванных излучением гравитационных волн.

Природа источника также зависит от чувствительной полосы частот сигнала. Текущее поколение наземных экспериментов, таких как LIGO и Дева чувствительны к гравитационным волнам в диапазоне звуковых частот примерно от 10 Гц до 1000 Гц. В этой полосе наиболее вероятным источником стохастического фона будет астрофизический фон от слияния двойной нейтронной звезды и двойной черной дыры звездной массы.[4]

Обнаружение

11 февраля 2016 г. LIGO и Дева коллаборации объявили о первом прямом обнаружении и наблюдении гравитационных волн, которое состоялось в сентябре 2015 года. В этом случае две черные дыры столкнулись, чтобы произвести обнаруживаемые гравитационные волны. Это первый шаг к открытию GWB.[5][6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Джозеф Д. Романо, Нил. Дж. Корниш (2017). «Методы обнаружения стохастических гравитационно-волновых фонов: единая трактовка». Живой Rev Relativ. 20 (1): 2. arXiv:1608.06889. Bibcode:2017LRR .... 20 .... 2R. Дои:10.1007 / s41114-017-0004-1. ЧВК  5478100. PMID  28690422.
  2. ^ Отт, Кристиан Д .; и другие. (2012). "Сверхновые звезды с коллапсом ядра, нейтрино и гравитационные волны". Nuclear Physics B: Proceedings Supplements. 235: 381–387. arXiv:1212.4250. Bibcode:2013НуФС.235..381О. Дои:10.1016 / j.nuclphysbps.2013.04.036.
  3. ^ Фрайер, Крис Л .; Нью, Кимберли С. Б. (2003). «Гравитационные волны от гравитационного коллапса». Живые обзоры в теории относительности. 6 (1): 2. arXiv:gr-qc / 0206041. Bibcode:2003LRR ..... 6 .... 2F. Дои:10.12942 / lrr-2003-2. ЧВК  5253977. PMID  28163639.
  4. ^ Научное сотрудничество LIGO и Сотрудничество Девы; Abbott, B.P .; Abbott, R .; Abbott, T. D .; Acernese, F .; Ackley, K .; Adams, C .; Adams, T .; Addesso, P .; Adhikari, R. X .; Адья, В. Б. (28.02.2018). "GW170817: последствия для стохастического фона гравитационных волн из-за компактных бинарных слияний". Письма с физическими проверками. 120 (9): 091101. Дои:10.1103 / PhysRevLett.120.091101.
  5. ^ Abbott, B.P .; и другие. (2016). "Наблюдение гравитационных волн от двойного слияния черных дыр". Phys. Rev. Lett. 116 (6): 061102. arXiv:1602.03837. Bibcode:2016ПхРвЛ.116ф1102А. Дои:10.1103 / PhysRevLett.116.061102. PMID  26918975.
  6. ^ Кастельвекки, Давиде; Витце, Александра (11 февраля 2016 г.). «Наконец-то найдены гравитационные волны Эйнштейна». Новости природы. Дои:10.1038 / природа.2016.19361. Получено 11 февраля 2016.

внешняя ссылка