Twee neutronsterre wat bots. Krediet: NASA se Goddard Space Flight Centre/CI Lab
In die 2030's sal gravitasiegolfverklikkers duisende keer meer sensitief wees as Advanced ligo, Maagd en KAGRA. Die netwerk van "derde generasie" (3G) sterrewagte sal byna seker Cosmic Explorer (VSA), Einstein Telescope (EU) insluit, en kan 'n Suidelike-halfrond Cosmic-Explorer-agtige sterrewag insluit.
Hierdie wonderlike instrumente sal elke binêre sien neutron ster samesmelting in die heelal, en die meeste binêre swart gate uit na rooiverskuiwings verder as 10: honderdduisende, moontlik miljoene, oplosbare seine per jaar. Baie van hierdie seine sal uiters hard wees, met sein-tot-geraas-verhoudings in die duisende, wat deurbrake in fundamentele fisika en kosmologie vergemaklik.
En hierin lê 'n uitdaging!
Hoe onttrek ons al die inligting uit hierdie seine? Op die oog af lyk dit na 'n eenvoudige taak: hou net aan met parameterskatting soos ons reeds doen! Maar dit blyk dat ons huidige parameterberamingsmetodes nie so goed skaal wanneer seine baie hard en baie lank in band is nie.
Om te sien hoekom, het ons 'n binêre neutronster-samesmeltingssein "GW370817" voorgestel wat ongeveer 40 Mpc van die aarde af ontstaan het - ongeveer die afstand van GW170817 (met die veronderstelling dat 3G-verklikkers in 2037 aanlyn is, is ons gewaarborg om 'n duisend of so binêre neutron waar te neem stersamesmeltings op 17 Augustus 2037!) 'n Netwerk van 3G-verklikkers sal GW370817 vir 90 minute waarneem, met 'n verbysterende sein-tot-geraas-verhouding van 2500. Die ontleding van hierdie sein is ongeveer 'n duisend keer meer berekening duur as om 'n sein in vandag se tyd te ontleed. detektors - volgens ons agterkant van die koevert skattings, sou dit ongeveer 1000 jaar neem!
Hierdie buitensporige ontledingstyd is 'n hindernis vir astrofisika met 3G-data, en dit is die probleem wat ons in ons artikel oplos. Om die berekeningstyd te verminder, het ons "verminderde orde-modelle" van gravitasiegolfseine ontwikkel wat ons in staat stel om binêre neutronster-eienskappe af te lei met behulp van swaar saamgeperste data, met byna geen verlies in akkuraatheid. Ons het die berekeningskoste van afleiding oor 3G-data met 'n faktor van 13,000 3 verminder. Saam met 'n knippie parallelle rekenaars, kan ons data-analise in 'n paar uur uitvoer. Dit is goeie nuus vir astrofisika in die XNUMXG-era.
Terwyl die 2030's en 3G-verklikkers 'n paar jaar weg is, is ons resultate en metodes nuttig vir 'n wye reeks teoretiese en ontwerpstudies, wat in die pas met die ontwikkeling van die detektortegnologie toeneem. Vir diegene wat oud genoeg is om te onthou, het die eerste LISA skyndata-uitdagings in 2005 begin, wat 'n gevoel gee van hoeveel ondersoekende werk plaasvind voordat 'n detektor in werking is.
Vir eers is daar baie interessante astrofisika-vrae waaroor ons kan begin dink in die konteks van 3G-verklikkers: hoe goed sal ons die neutronstervergelyking van toestand en die maksimum massa van neutronsterre kan meet? En wat sal dit ons vertel oor uiterste materie? Hoe goed kan neutronster-spin gemeet word en kan dit ons iets vertel oor supernova-meganismes? ens...Ons resultate en metode sal hierdie soort teoretiese werk vergemaklik deur ons in staat te stel om robuuste afleidings oor binêre neutronster-eienskappe in skyn-3G-data uit te voer.
Verwysing: “Bayesiaanse afleiding vir gravitasiegolwe van binêre neutronstersamesmeltings in derdegenerasie-sterrewagte” deur Rory Smith, Ssohrab Borhanian, Bangalore Sathyaprakash, Francisco Hernandez Vivanco, Scott Field, Paul Lasky, Ilya Mandel, Soichiro Morisaki, David Ottaway, Bram Slagmolen, Eric Thrane, Daniel Töyrä en Salvatore Vitale, 20 Augustus 2021, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.127.081102
