small pl CAMK logo

Zawartość wpisu

Data utworzena: ,   Data archiwum:

Poszukiwanie fal grawitacyjnych z izolowanych gwiazd neutronowych

Astronomia fal grawitacyjnych to jedna z najmłodszych, a jednocześnie prężnie rozwijających się metod badania Wszechświata. Istnienie fal grawitacyjnych zostało przewidziane przez Einsteina niemal sto lat temu, jednak dopiero w 2015 roku udało się je bezpośrednio zarejestrować po raz pierwszy. Dotychczas mogliśmy obserwować zjawiska i obiekty astrofizyczne jedynie przez teleskopy rejestrujące fale elektromagnetyczne - radiowe, optyczne, X-ray, gamma itd, oraz rejestrując neutrina i promieniowanie kosmiczne. Z tego powodu wiele interesujących zjawisk, jak na przykład zderzenia czarnych dziur, było dla nas niewidoczne. Do tej pory detektory LIGO i Virgo zarejestrowały sygnały ze zlewania się obiektów zwartych (czarnych dziur oraz gwiazd neutronowych). Interferometry oraz metody analizy danych są wciąż udoskonalane, co pozwala spodziewać się kolejnych detekcji, także pochodzących z bardziej subtelnych źródeł, jak na przykład ciągłe i niemal periodyczne sygnały pochodzące z rotujących, asymetrycznych gwiazd neutronowych. W literaturze proponowane są różne mechanizmy prowadzące do deformacji gwiazd neutronowych: termiczne procesy, elastyczne napięcia skorupy, silne pole magnetyczne.

Polskim wkładem do badań w ramach projektów LIGO-Virgo są prace grupa Polgraw, która aktywnie uczestniczy w badaniach nad falami grawitacyjnymi. Jednym z głównych celów grupy Polgraw jest poszukiwanie ciągłych fal grawitacyjnych z użyciem metody F-statystyki. Oprogramowanie napisane i rozwijane przez członków grupy Polgraw było używane do takich poszukiwań podczas poprzednich sezonów obserwacyjnych (sezon O1: Abbott et al., 2017, Phys. Rev. D, 96, 062002;  Abbott et al., 2018, Phys. Rev. D 97, 102003 i sezon O2: Abbott et al., arXiv:1903.01901). Kolejny sezon obserwacyjny (O3) zaczął się na początku kwietnia tego roku i potrwa około roku. Oprogramowanie grupy Polgraw będzie również użyte w poszukiwaniu fal grawitacyjnych z gwiazd neutronowych (zarówno tych znanych z obserwacji elektromagnetycznych, jak i tych nieznanych) w danych z sezonu O3.

Ostatnio oprogramowanie zostało rozszerzone o nową procedurę, ang. `Followup', która weryfikuje, czy wstępnie wyselekcjonowani kandydaci na sygnały ciągłych fal grawitacyjnych są pochodzenia astrofizycznego oraz precyzyjnie określa parametry źródła. W naszej pracy "Follow-up procedure for gravitational wave searches from isolated neutron stars using the time-domain F-statistic method", Sieniawska, Bejger, Królak, 2019, przedstawiamy metodologię procedury Followup, a w szczególności algorytm Inverted Mesh Adaptive Direct Search - naszą modyfikację standardowego algorytmu Mesh Adaptive Direct Search, która dostosowuje optymalizuję do naszego przypadku czterowymiarowej F-statystyki. Prezentujemy również wyniki testów na testowych danych: sztucznym sygnale wstrzykniętym do szumu gaussowskiego. Wyniki testów pokazują dobrą zgodność z przewidywaniami teoretycznymi. Procedura Followup stanie się wkrótce stałą częścią oprogramowania grupy Polgraw, wykorzystywanego do poszukiwań ciągłych fal grawitacyjnych w danych z LIGO i Virgo.
 
Rysunek: 
 
Wizualizacja algorytmu Inverted Mesh Adaptive Direct Search, zastosowanego do poszukiwań maksimum F-statystyki. Rysunek jest dwuwymiarowym (w płaszczyźnie częstość - pochodna częstości) przecięciem przez czterowymiarową funkcję F-statystyki w przypadku bezszumowym. Algorytm zaczyna poszukiwania w miejscu zaznaczonym gwiazdką. Kolejne kroki są zaznaczone kropkami, a zbudowana wokół tych punktów sieć - prostokątami. Numery przy prostokątach odpowiadają kolejnym numerom kroków. Kolory odpowiadają wartościom F-statystyki.

 

Archiwa


Kategorie