Nenoteiktības viļņi
Šā gada janvārī tika ziņots, ka LIGO observatorija fiksējusi, iespējams, otro divu neitronu zvaigžņu saplūšanas notikumu. Šī informācija plašsaziņas līdzekļos izskatās lieliski, taču daudziem zinātniekiem sāk rasties nopietnas šaubas par jaunās "gravitālo viļņu astronomijas" atklājumu ticamību.
2019. gada aprīlī LIGO detektors Livingstonā, Luiziānā, atklāja objektu kombināciju, kas atrodas aptuveni 520 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes. Šis novērojums, kas veikts tikai ar vienu detektoru Hanfordā, uz laiku tika atspējots, un Jaunava nereģistrēja parādību, taču uzskatīja to par pietiekamu parādības signālu.
Signāla analīze GW190425 norādīja uz bināras sistēmas sadursmi, kuras kopējā masa ir 3,3–3,7 reizes lielāka par Saules masu (1). Tas ir nepārprotami lielāks par masu, kas parasti tiek novērota bināro neitronu zvaigžņu sistēmās Piena ceļā, kas ir no 2,5 līdz 2,9 Saules masām. Ir izteikts pieņēmums, ka atklājums varētu pārstāvēt dubultneitronu zvaigžņu populāciju, kas iepriekš nav novērota. Ne visiem patīk šī būtņu pavairošana bez nepieciešamības.
1. Neitronu zvaigznes GW190425 sadursmes vizualizācija.
Fakts ir tāds, ka GW190425 tika reģistrēts ar vienu detektoru, tas nozīmē, ka zinātnieki nevarēja precīzi noteikt atrašanās vietu, un elektromagnētiskajā diapazonā nav novērojumu pēdas, piemēram, GW170817 gadījumā, kas ir pirmā LIGO novērotā divu neitronu zvaigžņu saplūšana (kas arī ir apšaubāma , bet vairāk par to tālāk). Iespējams, ka tās nebija divas neitronu zvaigznes. Varbūt kāds no objektiem Melnais caurums. Varbūt abi bija. Bet tad tie būtu mazāki melnie caurumi nekā jebkurš zināms melnais caurums, un bināro melno caurumu veidošanās modeļi būtu jāpārbūvē.
Šo modeļu un teoriju ir pārāk daudz, lai tiem pielāgotos. Vai varbūt "gravitācijas viļņu astronomija" sāks pielāgoties veco kosmosa novērošanas jomu zinātniskajai stingrībai?
Pārāk daudz viltus pozitīvu rezultātu
Vācu teorētiskais fiziķis un cienījamais populārzinātniskais rakstnieks Aleksandrs Unzikers (2) februārī vietnē Medium rakstīja, ka, neskatoties uz milzīgajām cerībām, LIGO un VIRGO (3) gravitācijas viļņu detektori gada laikā neuzrādīja neko interesantu, izņemot nejaušus viltus pozitīvus rezultātus. Pēc zinātnieka domām, tas rada nopietnas šaubas par izmantoto metodi.
Tā kā 2017. gada Nobela prēmija fizikā tika piešķirta Raineram Veisam, Barijam K. Barišam un Kipam S. Tornam, šķita, ka jautājums par to, vai ir iespējams noteikt gravitācijas viļņus, ir atrisināts uz visiem laikiem. Nobela komitejas lēmums attiecas uz ārkārtīgi spēcīga signāla noteikšana GW150914 prezentēts preses konferencē 2016. gada februārī, un jau pieminētais signāls GW170817, kas tika attiecināts uz divu neitronu zvaigžņu saplūšanu, jo divi citi teleskopi fiksēja saplūstošu signālu.
Kopš tā laika viņi ir iekļuvuši oficiālajā fizikas zinātniskajā shēmā. Atklājumi izraisīja entuziasma pilnu reakciju, un bija gaidāms jauns laikmets astronomijā. Gravitācijas viļņiem bija jābūt "jaunam logam" uz Visumu, kas papildina iepriekš zināmo teleskopu arsenālu un noveda pie pilnīgi jauniem novērošanas veidiem. Daudzi šo atklājumu ir salīdzinājuši ar Galileo 1609. gada teleskopu. Vēl lielāku entuziasmu izraisīja gravitācijas viļņu detektoru paaugstinātā jutība. Cerības uz desmitiem aizraujošu atklājumu un atklājumu O3 novērošanas cikla laikā, kas sākās 2019. gada aprīlī, bija lielas. Tomēr līdz šim mums nekā nav, atzīmē Unzikers.
Precīzāk sakot, neviens no pēdējo mēnešu laikā reģistrētajiem gravitācijas viļņu signāliem nav ticis neatkarīgi pārbaudīts. Tā vietā bija neizskaidrojami daudz viltus pozitīvu rezultātu un signālu, kas pēc tam tika pazemināti. Piecpadsmit notikumi neizturēja validācijas testu ar citiem teleskopiem. Turklāt no testa tika izņemti 19 signāli.
Daži no tiem sākotnēji tika uzskatīti par ļoti nozīmīgiem, piemēram, GW191117j tika lēsts kā notikums ar varbūtību viens no 28 miljardiem gadu, GW190822c - viens no 5 miljardiem gadu un GW200108v - 1 no 100 XNUMX. gadiem. Ņemot vērā, ka apskatāmais novērojumu periods nebija pat vesels gads, šādu viltus pozitīvu ir ļoti daudz. Iespējams, kaut kas nav kārtībā ar pašu signalizācijas metodi, komentē Unziker.
Kritēriji signālu klasificēšanai kā "kļūdas", viņaprāt, nav caurskatāmi. Tas nav tikai viņa viedoklis. Slavenā teorētiskā fiziķe Sabīna Hosenfeldere, kura jau iepriekš ir norādījusi uz nepilnībām LIGO detektoru datu analīzes metodēs, savā emuārā komentēja: “Tas man sāp galvassāpes, ļaudis. Ja jūs nezināt, kāpēc jūsu detektors uztver kaut ko, ko jūs negaidāt, kā jūs varat tam uzticēties, kad tas redz to, ko jūs gaidāt?
Kļūdu interpretācija liecina, ka nepastāv sistemātiska procedūra faktisko signālu atdalīšanai no citiem, izņemot to, lai izvairītos no acīmredzamām pretrunām ar citiem novērojumiem. Diemžēl pat 53 "kandidātu atklājumu" gadījumiem ir viena kopīga iezīme - neviens, izņemot ziņotāju, to neievēroja.
Plašsaziņas līdzekļi mēdz priekšlaicīgi svinēt LIGO/VIRGO atklājumus. Kad turpmākās analīzes un apstiprinājuma meklējumi neizdodas, kā tas ir bijis vairākus mēnešus, medijos vairs nav entuziasma vai labojumu. Šajā mazāk efektīvajā posmā plašsaziņas līdzekļi neizrāda nekādu interesi.
Tikai viena noteikšana ir droša
Pēc Unzikera domām, ja esam sekojuši līdzi situācijas attīstībai kopš skaļā atklāšanas paziņojuma 2016. gadā, pašreizējām šaubām nevajadzētu būt pārsteigumam. Pirmo neatkarīgo datu izvērtēšanu veica komanda Nīlsa Bora institūtā Kopenhāgenā Endrjū D. Džeksona vadībā. Viņu veiktā datu analīze atklāja dīvainas korelācijas atlikušajos signālos, kuru izcelsme joprojām nav skaidra, neskatoties uz komandas apgalvojumiem, ka visas anomālijas iekļautas. Signāli tiek ģenerēti, kad neapstrādātus datus (pēc plašas pirmapstrādes un filtrēšanas) salīdzina ar tā sauktajiem šabloniem, t.i., teorētiski sagaidāmiem signāliem no gravitācijas viļņu skaitliskās simulācijas.
Taču, analizējot datus, šāda procedūra ir piemērota tikai tad, ja ir konstatēta pati signāla esamība un precīzi zināma tā forma. Pretējā gadījumā modeļu analīze ir maldinošs rīks. Džeksons to padarīja ļoti efektīvu prezentācijas laikā, salīdzinot procedūru ar automašīnu numura zīmju automātisko attēlu atpazīšanu. Jā, nav nekādu problēmu ar precīzu nolasīšanu uz izplūdušā attēla, bet tikai tad, ja visām blakus braucošajām automašīnām ir tieši pareizā izmēra un stila numura zīmes. Taču, ja algoritmu piemērotu attēliem "dabā", tas atpazītu numura zīmi no jebkura spilgta objekta ar melniem plankumiem. Unzikers uzskata, ka tas var notikt ar gravitācijas viļņiem.
3. Gravitācijas viļņu detektoru tīkls pasaulē
Bija arī citas šaubas par signālu noteikšanas metodiku. Atbildot uz kritiku, Kopenhāgenas grupa izstrādāja metodi, kas izmanto tīri statistiskus raksturlielumus, lai noteiktu signālus, neizmantojot modeļus. Piesakoties, rezultātos joprojām skaidri redzams pirmais 2015. gada septembra incidents, bet ... pagaidām tikai šis. Tik spēcīgu gravitācijas vilni var saukt par "veiksmi" neilgi pēc pirmā detektora palaišanas, taču pēc pieciem gadiem bažas sāk radīt turpmāku apstiprinātu atklājumu trūkums. Ja tuvāko desmit gadu laikā nebūs statistiski nozīmīga signāla, vai būs pirmais GW150915 redzējums joprojām tiek uzskatīts par īstu?
Daži teiks, ka tas bija vēlāk GW170817 noteikšana, tas ir, binārās neitronu zvaigznes kodoltermiskais signāls, kas atbilst instrumentālajiem novērojumiem gamma staru reģionā un optiskajos teleskopos. Diemžēl ir daudz pretrunu: LIGO noteikšana tika atklāta tikai vairākas stundas pēc tam, kad citi teleskopi bija pamanījuši signālu.
VIRGO laboratorija, kas tika uzsākta tikai trīs dienas iepriekš, nedeva nekādu atpazīstamu signālu. Turklāt tajā pašā dienā LIGO/VIRGO un ESA bija tīkla pārtraukums. Bija šaubas par signāla savietojamību ar neitronu zvaigžņu saplūšanu, ļoti vāju optisko signālu utt. Savukārt daudzi zinātnieki, kas pēta gravitācijas viļņus, apgalvo, ka LIGO iegūtā virziena informācija bijusi daudz precīzāka nekā pārējie divi teleskopi, un viņi saka, ka atradums nevarēja būt nejaušs.
Unzikeram tā ir diezgan satraucoša sakritība, ka dati gan par GW150914, gan GW170817, pirmajiem šāda veida notikumiem, kas tika atzīmēti lielajās preses konferencēs, tika iegūti “nenormālos” apstākļos un toreiz nebija iespējams reproducēt daudz labākos tehniskajos apstākļos. garu sēriju mērījumi.
Tas noved pie ziņām, piemēram, domājams supernovas sprādziens (kas izrādījās ilūzija), unikāla neitronu zvaigžņu sadursmetas liek zinātniekiem "pārdomāt gadiem ilgo parasto gudrību" vai pat 70 Saules melno caurumu, ko LIGO komanda sauca par pārāk pārsteidzīgu viņu teoriju apstiprinājumu.
Unzikers brīdina par situāciju, kurā gravitācijas viļņu astronomija iegūs bēdīgi slavenu reputāciju, nodrošinot "neredzamus" (citādi) astronomiskus objektus. Lai tas nenotiktu, tas piedāvā lielāku metožu pārskatāmību, izmantoto veidņu publicēšanu, analīzes standartus un derīguma termiņa iestatīšanu notikumiem, kas nav neatkarīgi apstiprināti.
