Детекторы, которые могут улавливать гравитационные волны от слияния черных дыр, далеко не всегда делают это качественно. Именно поэтому ученые разработали систему калибровки этих сигналов. По своему принципу действия она очень напоминает автотюн, который используют в звукозаписи.
Гравитационные волны
Гравитационные волны — это самый удивительный тип сигнала, с которым умеют работать современные астрономы. Это не электромагнитная волна, и ее носителем не является ни одна из известных науке частиц. Это колебание самого пространства-времени, распространяющееся во всех направлениях от события, которое его породило.
Именно поэтому детекторов, которые способны воспринимать их на Земле, до сих пор очень немного: LIGO, Virgo и KAGRA. И результаты они выдают не всегда идеальные, в том числе и потому, что уровень шумовых колебаний вокруг постоянно меняется. Неудивительно, что недавно ученые из Соединенных Штатов, Италии и Японии опубликовали исследование, в котором описали методику, позволяющую выяснить, каким образом был искажен полученный сигнал, и восстановить его.
В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, они описали методику, которую сравнили с цифровым автотюном. Последний представляет собой специальное программное обеспечение, которое применяется в профессиональной звукозаписи. Оно позволяет сравнить частоты записи с теми, которые должны быть там, исходя из нотной записи, и скорректировать их. Таким образом можно исправлять мелкие ошибки артистов и получать нереально чистое звучание.
Сигнал от детекторов
Проблема лишь в том, что в случае гравитационных волн никаких нот нет, а сами они не являются даже электромагнитным колебанием. Можно было бы собрать большой массив данных, научить на нем нейросеть, но ученые понимали, что таким образом легко можно получить то, что хочется, а не то, что нужно.
Вместо этого они воспользовались тем, что детекторов несколько и каждый из них может зафиксировать сигнал. Это позволяет определить, как теоретически должна была бы выглядеть гравитационная волна для остальных установок. Именно этот подход и был использован для исследования событий GW240925 и GW250207.
Оба они наблюдались американской системой LIGO, которая сама по себе представляет два детектора, разнесенных на несколько тысяч километров друг от друга. В общем, сигнал от обоих событий давал о них неплохое представление, но в случае GW240925 один из детекторов не был откалиброван, а в случае GW250207 он просто не работал.
И именно новая технология позволила обновить его картинку в обоих случаях. В частности, ученые говорят о ее применении именно для калибровки детекторов. Основная проблема с ними — уровень внешних шумов сильно меняется с течением времени, и какой параметр превышения сигнала над ним выбрать, быстро решить трудно. Но автотюн справится с этой задачей.
По материалам phys.org
