Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Forskere lager ny metode for å identifisere svarte hull

Anonim

Rochester Institute of Technology professorer har utviklet en raskere og mer nøyaktig måte å vurdere gravitasjonsbølge signaler og utlede de astronomiske kildene som gjorde dem.

annonse


Deres metode sammenligner direkte data fra Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory til banebrytende numeriske simuleringer av binære sorte hull, inkludert simuleringer utført ved RIT.

I et papir som er tilgjengelig på nettet, analyserte LIGO Scientific Collaboration de første gravitasjonsbølgeoppdagelsene ved hjelp av denne metoden. Innsikt fra disse simulasjonene indikerer at de første oppdagede svarte hullene var litt mer like i masse enn tidligere antatt. RIT forfattere på papiret inkluderer fakultetet Richard O'Shaughnessy, Manuela Campanelli, Carlos Lousto, John Whelan og Yosef Zlochower; postdoktorforsker James Healy; studenter Jacob Lange og Yuanhao Zhang; og bachelorstudent Monica Rizzo og nylig uteksaminert Jackson Henry. De er alle medlemmer av RITs senter for beregningsrelativitet og gravitasjon og LIGO Scientific Collaboration.

"Det er første gang numeriske simuleringer av binære sorte hull brukes direkte til å estimere parametrene for et binært og i dette papiret er det påvist at dette kan gjøres med høyeste nøyaktighet, " sa Lousto.

En valideringsstudie av metoden gjøres av Lange, en Ph.D. student i RITs astrofysiske vitenskap og teknologiutdannelsesprogram. "Vår tilnærming sammenligner bølgeformer direkte til numeriske relativitetssimuleringer for å reanalysere den første gravitasjonsbølgeoppdagelsen, " sa han.

Langes forskning støtter Lousto og O'Shaughnessys innsats for å forbedre en ny gravitasjonsbølge-data rørledning ved hjelp av målrettede simuleringer. O'Shaughnessy presenterte papiret tidligere i måneden på Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop i Cape Cod, Mass.

"Det meste av den interessante informasjonen kommer til enden der det svarte hullet gjør sine mest vilde bevegelser, og alle de kule fysikkene til Einsteins teori kommer virkelig i forkant, sier O'Shaughnessy, assisterende professor i RITs matematiske fagskole. "Vi tror ved å simulere den mest interessante delen og legge ved den enkle delen, vi kan gjøre noen veldig interessante vitenskaper som ikke er mulig på noen annen måte."

RIT-forskere spilte en nøkkelrolle i LIGO Scientific Collaboration's landemerkeoppdagelse. Deres simulerte signal kontrollerte uavhengig den observerte bølgeformen som ble produsert av black hole fusjonen og bidro til å bekrefte Einsteins generelle relativitetsteori. Denne nye studien demonstrerer rollen som simulerte signaler i analysen av gravitasjonsbølgeformer.

"Disse simulasjonene er det vi har leveraged for alle disse årene for å få alt innsikt vi har om hvordan de svarte hullene smelter sammen og deres gravitasjonsstråling, " sa O'Shaughnessy. "De er de mest komplette og nøyaktige modellene av binær svarthulls koalescens."

Simuleringer av svarte hull med forskjellige masser og spinn som passer, eller som er merkelig justert, krever den komplekse matematikken til Einsteins sterke feltekvasjoner. O'Shaughnessy samarbeidet med data pipeline med Lousto, en leder innen numerisk relativitet, som simulerer svarte hulls scenarier på superdatamaskiner.

Deres tilnærming bruker simuleringer til å trekke ut informasjon om svarte hulls egenskaper direkte fra gravitasjonsbølge-dataene. Derimot brukte de første analysene av de første gravitasjonsbølgene tilnærminger fra tidligere simuleringer for å få innsikt.

"Richards metode tillater oss å unngå mellomtrinnet og er raskere og mer nøyaktig, " sa Lousto, professor i RITs matematiske fagskole og stipendiat fra American Physical Society. "Metoden forbedrer seg selv fordi det tilpasses hver ny simulering. Det kan bare bli bedre."

Loustos simuleringer gjelder beregningsmetoder fra 2005-landemerkningsundersøkelsen han gjennomførte med Campanelli, direktør for RITs senter for beregningsrelativitet og gravitasjon og medlem av LIGO Scientific Collaboration, og Zlochower, lektor i RIT's School of Mathematical Sciences.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Rochester Institute of Technology . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.