Onde di incertezza

In ghjennaghju di questu annu, hè statu infurmatu chì l'osservatoriu LIGO hà registratu, possibbilmente u sicondu avvenimentu di a fusione di dui stelle di neutroni. Sta infurmazione pare assai in i media, ma parechji scientisti cumincianu à avè seri dubbii annantu à l'affidabilità di e scuperte di l'emergente "astronomia d'onda gravitica".

In April 2019, u detector LIGO in Livingston, Louisiana hà rilevatu una cumminazione di oggetti situati à circa 520 milioni di anni luce da a Terra. Questa osservazione, fatta cù un solu detector, à Hanford, hè stata disattivata temporaneamente, è Virgo ùn hà micca registratu u fenomenu, ma u cunsiderà cum'è un signale abbastanza di u fenomenu.

Analisi di u Signale GW190425 hà indicatu a collisione di un sistema binariu cù una massa tutale di 3,3 - 3,7 volte a massa di u Sole (1). Questu hè chjaramente più grande di e massi cumunimenti osservati in i sistemi di stella di neutroni binari in a Via Lattea, chì sò trà 2,5 è 2,9 masse solari. Hè statu suggeritu chì a scuperta pò rapprisintà una populazione di stelle di neutroni doppiu chì ùn hè micca statu osservatu prima. Ùn piace micca à tutti sta multiplicazione di l'esseri oltre a necessità.

1. Visualizazione di a collisione di a stella di neutroni GW190425.

Point hè chì GW190425 hè statu arregistratu da un detector unicu significa chì i scientisti ùn anu micca pussutu determinà u locu esatta, è ùn ci hè micca traccia d'osservazione in a gamma elettromagnetica, cum'è in u casu di GW170817, a prima fusione di dui stelle di neutroni osservata da LIGO (chì hè ancu dubbitu). , ma più nantu à quì sottu). Hè pussibule chì questi ùn eranu micca dui stelle di neutroni. Forse unu di l'uggetti Bucu neru. Forse eranu tutti dui. Ma tandu seranu buchi neri più chjuchi cà qualsiasi pirtusu neru cunnisciutu, è i mudelli per a furmazione di buchi neri binari anu da esse ricustruiti.

Ci sò troppu di sti mudelli è teorii per adattà. O forse "l'astronomia di l'onda gravitazionale" cumincià à adattà à u rigore scientificu di i vechji campi di l'osservazione spaziale ?

Troppu falsi pusitivi

Alexander Unzicker (2), un fisicu teoricu tedescu è u scrittore di scienza pupulare rispettatu, hà scrittu annantu à Medium in February chì, malgradu l'aspettattivi enormi, i detectori d'onda gravitazionale LIGO è VIRGO (3) ùn mostravanu nunda di interessante in un annu, salvu falsi pusitivi casuali. Sicondu u scientist, questu suscita seri dubbii nantu à u metudu utilizatu.

Cù u Premiu Nobel di Fisica 2017 attribuitu à Rainer Weiss, Barry K. Barish è Kip S. Thorne, a quistione di se l'onde gravitazionali puderanu esse rilevate pareva esse risolta una volta per tutte. A decisione di u Cumitatu Nobel cuncerna rilevazione di signale estremamente forte GW150914 prisentatu in una cunferenza di stampa in February 2016, è u signale digià citatu GW170817, chì hè stata attribuita à a fusione di dui stelle di neutroni, postu chì dui altri telescopi anu registratu un signalu cunvergente.

Da tandu, sò intruti in u schema scientificu ufficiale di a fisica. I scuperti evocanu risposti entusiastici, è una nova era in l'astronomia era prevista. L'ondi gravitazionali anu da esse una "nova finestra" à l'Universu, aghjunghjendu à l'arsenale di telescopi cunnisciuti prima è chì portanu à tipi completamente novi d'osservazione. Parechji anu paragunatu sta scuperta à u telescopiu di Galileu 1609. Ancu più entusiasmu era a sensibilità aumentata di i detectori d'onda gravitazionale. E speranze per decine di scuperte eccitanti è rilevazioni durante u ciculu d'osservazione di l'O3 chì hà iniziatu in aprile 2019 eranu alte. Tuttavia, finu à avà, Unziker nota, ùn avemu nunda.

Per esse precisu, nimu di i signali di l'onda gravitazionale registrati in l'ultimi mesi ùn sò stati verificati indipindentamente. Invece, ci era un numeru inspiegabilmente elevatu di falsi pusitivi è signali, chì sò stati tandu degradati. Quince avvenimenti fallenu a prova di validazione cù altri telescopi. Inoltre, 19 signali sò stati eliminati da a prova.

Unipochi di elli eranu inizialmente cunsiderati assai significativu - per esempiu, GW191117j hè statu stimatu per esse un avvenimentu cù una probabilità di unu in 28 miliardi d'anni, per GW190822c - unu in 5 miliardi d'anni, è per GW200108v - 1 in 100. anni. Cunsiderendu chì u periodu d'osservazione in cunsiderà ùn era ancu un annu sanu, ci sò assai falsi pusitivi. Ci pò esse qualcosa di sbagliatu cù u metudu di signalazione stessu, Unziker comments.

I criterii per classificà i signali cum'è "errori", in u so parè, ùn sò micca trasparenti. Ùn hè micca solu a so opinione. A rinumata fisica teorica Sabine Hossenfelder, chì hà digià indicatu carenze in i metudi di analisi di dati di u detector LIGO, hà commentatu nantu à u so blog: "Questu mi dà un mal di testa, ghjente. Se ùn sapete micca perchè u vostru detector piglia qualcosa chì ùn pare micca esse ciò chì aspettate, cumu pudete cunfidassi quandu vede ciò chì aspetta?

L'interpretazione di l'errore suggerisce chì ùn ci hè micca una prucedura sistematica per separà i signali attuali da l'altri, salvu per evità contraddizioni flagranti cù altre osservazioni. Sfurtunatamente, quant'è 53 casi di "scuperte di candidati" anu una cosa in cumunu - nimu eccettu u ghjurnalista hà nutatu questu.

I media tende à celebrà prematurely scuperte LIGO / VIRGO. Quandu l'analisi successive è e ricerche di cunferma fallenu, cum'è hè stata per parechji mesi, ùn ci hè più entusiasmu o currezzione in i media. In questa tappa menu efficace, i media ùn mostranu micca interessu.

Solu una rilevazione hè certa

Sicondu Unziker, se avemu seguitu u sviluppu di a situazione da l'annunziu d'apertura d'altu prufilu in 2016, i dubbii attuali ùn deve micca esse una sorpresa. A prima valutazione indipendente di e dati hè stata realizata da una squadra in l'Istitutu Niels Bohr in Copenhagen guidata da Andrew D. Jackson. A so analisi di e dati hà revelatu strane correlazioni in i signali rimanenti, l'urìgine di quale ùn hè ancu chjaru, malgradu l'affirmazioni di a squadra chì tutte e anomalie incluse. I signali sò generati quandu i dati crudi (dopu à un pre-processamentu estensivu è filtrazione) sò paragunati à i mudelli chjamati, vale à dì i segnali teorichi previsti da simulazioni numeriche di onde gravitazionali.

Tuttavia, quandu analizà e dati, una tale prucedura hè appruvata solu quandu l'esistenza stessa di u signale hè stabilita è a so forma hè cunnisciuta precisamente. Altrimenti, l'analisi di mudelli hè un strumentu ingannevole. Jackson hà fattu questu assai efficace durante a presentazione, paragunendu a prucedura à a ricunniscenza automatica di l'imaghjini di e targhe di vittura. Iè, ùn ci sò micca prublemi cù una lettura precisa nantu à una maghjina sfocata, ma solu s'ellu tutti i vitture chì passanu vicinu anu targhe di licenza esattamente di taglia è stile. In ogni casu, se l'algoritmu hè stata appiicata à l'imaghjini "in natura", ricunnosce a targa da ogni ughjettu luminoso cù punti neri. Questu hè ciò chì Unziker pensa chì pò accade à l'onda gravitazionale.

3. Rete di detectors d'onda gravitazionale in u mondu

Ci era altri dubbii nantu à a metodulugia di rilevazione di signali. In risposta à a critica, u gruppu di Copenhagen hà sviluppatu un metudu chì usa caratteristiche puramente statistiche per detectà signalazioni senza l'usu di mudelli. Quandu hè appiicata, u primu incidente di settembre 2015 hè sempre chjaramente visibile in i risultati, ma ... finu à quì solu questu. Una tale onda gravitazionale forte pò esse chjamata "buona furtuna" pocu dopu à u lanciu di u primu detector, ma dopu à cinque anni, a mancanza di scuperti cunfirmati in più cumencia à causà preoccupazione. Se ùn ci hè micca un signalu statisticamente significativu in i prossimi deci anni, ci serà primu avvistamentu di GW150915 ancora cunsideratu reale?

Qualchidunu diceranu chì era dopu rilevazione di GW170817, vale à dì, u signale termonucleare di una stella di neutroni binariu, cunsistenti cù l'osservazioni strumentali in a regione gamma-ray è telescopi ottichi. Sfurtunatamente, ci sò parechje inconsistenzi: a deteczione di LIGO ùn hè stata scuperta finu à parechje ore dopu chì altri telescopi anu nutatu u signale.

U labburatoriu VIRGO, lanciatu solu trè ghjorni prima, ùn hà datu nisun signalu ricunnisciutu. Inoltre, ci hè stata una mancanza di rete in LIGO / VIRGO è ESA in u stessu ghjornu. Ci era dubbitu nantu à a cumpatibilità di u signale cù una fusione di stella di neutroni, un signalu otticu assai debbule, etc. Per d 'altra banda, parechji scientisti chì studianu l'onda gravitazionale dicenu chì l'infurmazione di direzzione ottenuta da LIGO era assai più precisa chè l'infurmazioni di l'altri dui telescopi, è dicenu chì a scuperta ùn puderia micca esse accidintali.

Per Unziker, hè una coincidenza piuttostu inquietante chì i dati per u GW150914 è u GW170817, i primi avvenimenti di u so tipu nutatu in grandi cunferenze di stampa, sò stati ottenuti in circustanze "anormali" è ùn puderanu micca esse riprodutte in cundizioni tecniche assai megliu à u mumentu. misure di serie longa.

Questu porta à una nutizia cum'è una supposta splusione di supernova (chì hè diventata una illusione), collisione unica di stelle di neutroniforza à i scientisti à "ripensà anni di saviezza convenzionale" o ancu un pirtusu neru di 70 sole, chì a squadra LIGO chjamava cunferma troppu fretta di e so tiurie.

Unziker avvisa di una situazione in quale l'astronomia di l'onda gravitazionale acquisterà una reputazione infame per furnisce oggetti astronomichi "invisibili" (altrimenti). Per impediscenu chì questu accade, offre una trasparenza più grande di i metudi, a publicazione di i mudelli utilizati, i normi d'analisi, è stabilisce una data di scadenza per l'avvenimenti chì ùn sò micca validati indipindentamente.