Επιστήμονες ανακάλυψαν έναν τρόπο να «ακούν» κοσμικά γεγονότα όπως οι συγκρούσεις μαύρων τρυπών χρησιμοποιώντας μια διαδικασία παρόμοια με τη διόρθωση τόνου που χρησιμοποιείται στη μουσική παραγωγή.
Ειδικοί από τη διεθνή συνεργασία παρατηρητηρίων βαρυτικών κυμάτων Ligo, Virgo και Kagra (LVK) χρησιμοποίησαν αυτή την τεχνική για να αξιοποιήσουν τα σήματα βαρυτικών κυμάτων και να μετρήσουν την απόκριση των εξαιρετικά ευαίσθητων οργάνων τους. Η τεχνική, που ονομάζεται «αστροφυσική βαθμονόμηση» επιτρέπει στους ερευνητές να διασφαλίζουν ότι μπορούν να «ακούσουν» καθαρά τα σήματα από τεράστια κοσμικά γεγονότα ακόμη και όταν ένας ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων δεν λειτουργεί απόλυτα σωστά.
Οι επιστήμονες μπορούν να διορθώνουν μικρές παραμορφώσεις στα δεδομένα συνδυάζοντας σήματα από άλλους ανιχνευτές με ακριβείς προβλέψεις βασισμένες στους νόμους της βαρύτητας. Οι ειδικοί εξήγησαν ότι η διαδικασία μοιάζει με τον τρόπο που λογισμικά μουσικής παραγωγής, όπως το Auto-Tune, διορθώνουν τη φωνή ενός τραγουδιστή όταν δεν βρίσκεται ακριβώς στη σωστή νότα.
«Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον χωροχρόνο που διαστέλλουν και συμπιέζουν τον χώρο. Μέχρι να φτάσουν στη Γη, εκατομμύρια χρόνια μετά τα γεγονότα που τα δημιούργησαν, είναι εξαιρετικά αδύναμα. Δεν είναι κάτι που μπορούμε να ακούσουμε άμεσα, αλλά οι ανιχνευτές μας μετατρέπουν τα σήματα σε κυματομορφές των οποίων μπορούμε να αυξήσουμε τη συχνότητα ώστε να τις ακούσουμε, με κάθε σήμα να παράγει το δικό του χαρακτηριστικό “κελάηδισμα”.
Αυτά τα ηχητικά μοτίβα περιέχουν τεράστιο όγκο πληροφοριών που μπορούμε να αναλύσουμε για να μάθουμε για τις πηγές τους, όπως οι μάζες, οι περιστροφές, η απόσταση και η θέση τους» αναφέρει ο Δρ. Κρίστοφερ Μπέρι από το Ινστιτούτο Έρευνας Βαρυτικών Κυμάτων του Πανεπιστημίου της Γλασκώβης μέλος της συνεργασίας LVK και της ερευνητικής ομάδας.
Τα σήματα
Οι επιστήμονες ανέφεραν ότι τα βαρυτικά κύματα που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη της νέας τεχνικής είναι από τα ισχυρότερα που έχουν ανιχνευθεί ποτέ από τη συνεργασία. Το πρώτο σήμα, που καταγράφηκε στις 25 Σεπτεμβρίου 2024 και ονομάστηκε GW240925, προήλθε από τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών με μάζες περίπου εννέα και επτά φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου σε απόσταση άνω του ενός δισεκατομμυρίου ετών φωτός από τη Γη.
Το δεύτερο σήμα, στις 7 Φεβρουαρίου 2025 και με την ονομασία GW250207 ήταν το δεύτερο ισχυρότερο σήμα ανάμεσα στα σχεδόν 200 που έχουν ανιχνευθεί από τη συνεργασία μέσα στη δεκαετία που ακολούθησε την πρώτη ανίχνευση το 2015. Αυτό το σήμα προήλθε από τη σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών με μάζες περίπου 35 και 30 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου, σε απόσταση περίπου 600 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.
Στη μελέτη οι ερευνητές δείχνουν πώς μετέτρεψαν τη δυσκολία ανάλυσης δεδομένων από δύο βαρυτικά κύματα, τα οποία καταγράφηκαν όταν ο ανιχνευτής Ligo Hanford λειτουργούσε αλλά όχι στο συνηθισμένο επίπεδο απόδοσης, σε ευκαιρία για βελτίωση της ανάλυσης δεδομένων.
Ελπίζουν ότι τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν τις μελλοντικές παρατηρήσεις του διεθνούς δικτύου ανιχνευτών LVK στις ΗΠΑ, την Ιαπωνία και την Ιταλία να παρέχουν πιο αξιόπιστα αποτελέσματα ακόμη και όταν οι συνθήκες ανίχνευσης δεν είναι ιδανικές.
«Αυτές οι ανακαλύψεις δείχνουν ότι, μέσα στη δεκαετία που πέρασε από την πρώτη ανίχνευση, έχουμε αναπτύξει μια ολοκληρωμένη κατανόηση ολόκληρης της διαδικασίας ανάλυσεων, από τα ίδια τα σήματα μέχρι τη συμπεριφορά των ανιχνευτών. Στη σπάνια περίπτωση που κάτι πάει στραβά σε έναν ανιχνευτή, διαθέτουμε πλέον ισχυρές εναλλακτικές μεθόδους που αξιοποιούν δεδομένα από τους υπόλοιπους ανιχνευτές ώστε να εξασφαλίζουμε τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα» λέει ο Δρ, Ντάνιελ Ουίλιαμς από το Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης.
Ο καθηγητής Στίβεν Φέρχαρστ από το Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ, εκπρόσωπος της επιστημονικής συνεργασίας Ligo δήλωσε: «Είναι εντυπωσιακό ότι αυτά τα τεράστια κοσμικά γεγονότα όχι μόνο μπορούν να μετρηθούν από τα όργανά μας, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να ελέγχουν την ακρίβεια των ίδιων των μετρήσεών μας».
