Теперь детекторы гравитационных волн могут «автотюнить» сигналы из космоса
Ученые из обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA придумали, как настраивать детекторы гравитационных волн с помощью самих сигналов из космоса. Они назвали этот метод астрофизической калибровкой. Процесс работает так же, как программа Auto-Tune в музыкальной индустрии, которая автоматически поправляет голос певца, если он не попадает в ноты. Исследователи сверяют полученные сигналы с законами теории относительности Эйнштейна и показаниями других детекторов. Это позволяет им находить и убирать искажения в данных, даже когда один из приборов временно сбивается с настроек.
Исследователь Кристофер Берри из Университета Глазго объясняет, что гравитационные волны растягивают и сжимают пространство. Они доходят до Земли спустя миллионы лет в виде крошечных колебаний, которые человек не может услышать. Детекторы переводят эти колебания в звуковые сигналы, каждый из которых звучит как характерный щелчок. По этому звуку ученые узнают массу черных дыр, как быстро они вращаются, на каком расстоянии находятся и в какой точке неба расположены. Астрофизическая калибровка помогает извлекать эти данные без ошибок.
Новый метод помог ученым сохранить данные двух громких сигналов, которые зафиксировал детектор LIGO Hanford в штате Вашингтон. Первый сигнал под названием GW240925 аппаратура поймала 25 сентября 2024 года, когда слились две черные дыры массой от 7 до 9 масс нашего Солнца на расстоянии более миллиарда световых лет от Земли. В тот день в работе детектора произошел сбой, который ученые отследили и поправили. Это позволило им проверить, как работает новый метод калибровки на известной аппаратной ошибке.
Второй сигнал, GW250207, исследователи зафиксировали 7 февраля 2025 года. Он стал вторым по громкости среди почти 200 сигналов, которые коллаборация поймала с 2015 года. В этот раз слились две черные дыры от 30 до 35 солнечных масс на расстоянии около 600 миллионов световых лет. Детектор Hanford только запускали после паузы, системы мониторинга не собирали данные локально, и астрофизическая калибровка стала единственным способом настроить прибор. Редактор статьи Линг Сун из Австралийского национального университета отмечает, что без этого метода данные пришлось бы удалить.
Дэниел Уильямс из Университета Глазго подчеркивает, что теперь у исследователей есть надежный запасной план на случай сбоев в одном из детекторов. Когда данные собирают три прибора вместо двух, физики намного точнее определяют координаты события в небе. Стивен Фэрхерст из Кардиффского университета уверен, что в будущем эти расчеты помогут выяснить, как быстро расширяется Вселенная. Статья «GW240925 и GW250207: Астрофизическая калибровка детекторов гравитационных волн» вышла в журнале Physical Review Letters ровно через 10 лет после первых публикаций о том, что гравитационные волны существуют. За это открытие авторы получили Нобелевскую премию.
