Olas de incertidumbre
En enero de este año, se informó que el observatorio LIGO registró, posiblemente, el segundo evento de la fusión de dos estrellas de neutrones. Esta información se ve muy bien en los medios, pero muchos científicos comienzan a tener serias dudas sobre la confiabilidad de los descubrimientos de la emergente "astronomía de ondas gravitacionales".
En abril de 2019, el detector LIGO en Livingston, Louisiana detectó una combinación de objetos que se encuentran cerca de 520 millones de años luz de la Tierra. Esta observación, hecha con un solo detector, en Hanford, fue desactivado temporalmente, y Virgo no se registró el fenómeno, pero sin embargo, consideró que era una señal suficiente del fenómeno.
Análisis de señal GW190425 señaló la colisión de un sistema binario con una masa total de 3,3 - 3,7 veces la masa del Sol (1). Esto es claramente mayor que las masas comúnmente observadas en los sistemas binarios de estrellas de neutrones en la Vía Láctea, que tienen entre 2,5 y 2,9 masas solares. Se ha sugerido que el descubrimiento puede representar una población de estrellas de neutrones dobles que no se había observado antes. No a todos les gusta esta multiplicación de seres más allá de la necesidad.
1. Visualización de la colisión de la estrella de neutrones GW190425.
El hecho es que GW190425 fue registrado por un solo detector significa que los científicos no pudieron determinar con precisión la ubicación, y no hay rastro de observación en el rango electromagnético, como en el caso de GW170817, la primera fusión de dos estrellas de neutrones observada por LIGO (que también es dudoso). , pero más sobre eso a continuación). Es posible que estas no fueran dos estrellas de neutrones. Tal vez uno de los objetos Agujero negro. Tal vez ambos lo eran. Pero entonces serían agujeros negros más pequeños que cualquier agujero negro conocido, y tendrían que reconstruirse modelos para la formación de agujeros negros binarios.
Hay demasiados de estos modelos y teorías para adaptarse. ¿O tal vez la "astronomía de ondas gravitacionales" comenzará a adaptarse al rigor científico de los viejos campos de la observación espacial?
Demasiados falsos positivos
Alexander Unziker (2), físico teórico alemán y respetado escritor de divulgación científica, escribió en Medium en febrero que, a pesar de las grandes expectativas, los detectores de ondas gravitacionales LIGO y VIRGO (3) no mostraron nada interesante en un año, excepto falsos positivos aleatorios. Según el científico, esto plantea serias dudas sobre el método utilizado.
Con el Premio Nobel de Física de 2017 otorgado a Rainer Weiss, Barry K. Barish y Kip S. Thorne, la cuestión de si las ondas gravitacionales podrían detectarse parecía resolverse de una vez por todas. La decisión del Comité del Nobel se refiere detección de señal extremadamente fuerte GW150914 presentado en conferencia de prensa en febrero de 2016, y la ya mencionada señal GW170817, que se atribuyó a la fusión de dos estrellas de neutrones, ya que otros dos telescopios registraron una señal convergente.
Desde entonces, han entrado en el esquema científico oficial de la física. Los descubrimientos provocaron respuestas entusiastas y se esperaba una nueva era en la astronomía. Se suponía que las ondas gravitacionales eran una "nueva ventana" al Universo, que se sumaban al arsenal de telescopios previamente conocidos y conducían a tipos de observación completamente nuevos. Muchos han comparado este descubrimiento con el telescopio de 1609 de Galileo. Aún más entusiasta fue la mayor sensibilidad de los detectores de ondas gravitacionales. Las esperanzas de docenas de emocionantes descubrimientos y detecciones durante el ciclo de observación de O3 que comenzó en abril de 2019 eran altas. Sin embargo, hasta ahora, señala Unziker, no tenemos nada.
Para ser precisos, ninguna de las señales de ondas gravitacionales registradas en los últimos meses ha sido verificada de forma independiente. En cambio, hubo una cantidad inexplicablemente alta de falsos positivos y señales, que luego se degradaron. Quince eventos fallaron la prueba de validación con otros telescopios. Además, 19 señales se retiraron de la prueba.
Algunos de ellos se consideraron inicialmente muy significativos; por ejemplo, se estimó que GW191117j era un evento con una probabilidad de uno en 28 190822 millones de años, para GW5c, uno en 200108 1 millones de años, y para GW100v, XNUMX en XNUMX XNUMX. años. Teniendo en cuenta que el período de observación en consideración no fue ni siquiera un año completo, hay muchos falsos positivos de este tipo. Puede haber algún problema con el método de señalización en sí, comenta Unziker.
Los criterios para clasificar las señales como "errores", en su opinión, no son transparentes. No es solo su opinión. La renombrada física teórica Sabina Hossenfelder, quien anteriormente señaló las deficiencias en los métodos de análisis de datos del detector LIGO, comentó en su blog: “Esto me está dando dolor de cabeza, amigos. Si no sabe por qué su detector detecta algo que no espera, ¿cómo puede confiar en él cuando ve lo que espera?
La interpretación de errores sugiere que no existe un procedimiento sistemático para separar las señales reales de otras, salvo para evitar contradicciones flagrantes con otras observaciones. Desafortunadamente, hasta 53 casos de "descubrimientos de candidatos" tienen una cosa en común: nadie, excepto el reportero, se dio cuenta de esto.
Los medios tienden a celebrar prematuramente los descubrimientos de LIGO/VIRGO. Cuando los análisis posteriores y las búsquedas de confirmación fracasan, como ocurre desde hace varios meses, no hay más entusiasmo ni corrección en los medios. En esta etapa menos efectiva, los medios no muestran ningún interés.
Solo una detección es segura
Según Unziker, si hemos seguido el desarrollo de la situación desde el anuncio de apertura de alto perfil en 2016, las dudas actuales no deberían sorprendernos. La primera evaluación independiente de los datos fue realizada por un equipo del Instituto Niels Bohr en Copenhague dirigido por Andrew D. Jackson. Su análisis de los datos reveló extrañas correlaciones en las señales restantes, cuyo origen aún no está claro, a pesar de las afirmaciones del equipo de que todas las anomalías incluidas. Las señales se generan cuando los datos sin procesar (después de un extenso preprocesamiento y filtrado) se comparan con las llamadas plantillas, es decir, señales teóricamente esperadas de simulaciones numéricas de ondas gravitacionales.
Sin embargo, al analizar los datos, tal procedimiento es apropiado sólo cuando se establece la existencia de la señal y su forma se conoce con precisión. De lo contrario, el análisis de patrones es una herramienta engañosa. Jackson dejó muy efectiva durante la presentación, comparando el procedimiento para el reconocimiento automático de imágenes de placas de automóviles. Sí, no hay ningún problema con la lectura precisa en una imagen borrosa, pero sólo si todos los coches que pasan cerca tienen placas de exactamente el tamaño y el estilo correcto. Sin embargo, si el algoritmo se aplica a las imágenes "en la naturaleza", sería reconocer la matrícula de cualquier objeto brillante con manchas negras. Esto es lo que piensa Unziker le puede pasar a las ondas gravitacionales.
3. Red de detectores de ondas gravitacionales en el mundo
Había otras dudas sobre la metodología de detección de señales. En respuesta a las críticas, el grupo de Copenhague desarrolló un método que usa características puramente estadísticas para detectar señales sin el uso de patrones. Cuando se aplica, el primer incidente de septiembre de 2015 todavía es claramente visible en los resultados, pero... hasta ahora solo este. Una onda gravitacional tan fuerte puede llamarse "buena suerte" poco después del lanzamiento del primer detector, pero después de cinco años, la falta de nuevos descubrimientos confirmados comienza a causar preocupación. Si no hay una señal estadísticamente significativa en los próximos diez años, ¿habrá primer avistamiento de GW150915 todavía se considera real?
Algunos dirán que fue más tarde detección de GW170817, es decir, la señal termonuclear de una estrella de neutrones binaria, consistente con observaciones instrumentales de rayos gamma y telescopios ópticos. Desafortunadamente, hay muchas inconsistencias: la detección de LIGO no se descubrió hasta varias horas después de que otros telescopios notaron la señal.
El laboratorio VIRGO, lanzado solo tres días antes, no dio ninguna señal reconocible. Además, hubo una interrupción de la red en LIGO/VIRGO y ESA el mismo día. Había dudas sobre la compatibilidad de la señal con una fusión de estrellas de neutrones, una señal óptica muy débil, etc. Por otro lado, muchos científicos que estudian las ondas gravitacionales afirman que la información de dirección obtenida por LIGO era mucho más precisa que la información de los otros dos telescopios, y dicen que el hallazgo no pudo ser accidental.
Para Unziker, es una coincidencia bastante inquietante que los datos de GW150914 y GW170817, los primeros eventos de este tipo observados en las principales conferencias de prensa, se obtuvieron en circunstancias "anormales" y no pudieron reproducirse en condiciones técnicas mucho mejores en ese momento. mediciones de series largas.
Esto lleva a noticias como una supuesta explosión de supernova (que resultó ser una ilusión), colisión única de estrellas de neutronesobliga a los científicos a "repensar años de sabiduría convencional" o incluso un agujero negro de 70 solares, que el equipo de LIGO calificó de confirmación demasiado apresurada de sus teorías.
Unziker advierte de una situación en la que la astronomía de ondas gravitacionales adquirirá una reputación infame por proporcionar objetos astronómicos "invisibles" (de lo contrario). Para evitar que esto suceda, ofrece una mayor transparencia de los métodos, la publicación de las plantillas utilizadas, los estándares de análisis y el establecimiento de una fecha de caducidad para los eventos que no se validan de forma independiente.
