Öldur óvissu

Í janúar á þessu ári var greint frá því að LIGO stjörnustöðin hafi skráð, hugsanlega annan atburðinn af sameiningu tveggja nifteindastjarna. Þessar upplýsingar líta vel út í fjölmiðlum, en margir vísindamenn eru farnir að efast um áreiðanleika uppgötvunar „þyngdarbylgjustjörnufræðinnar“ sem er að koma fram.

Í apríl 2019 fann LIGO skynjarinn í Livingston, Louisiana samsetningu fyrirbæra í um 520 milljón ljósára fjarlægð frá jörðinni. Þessi athugun, sem gerð var með aðeins einum skynjara, í Hanford, var tímabundið óvirk og Meyjan skráði ekki fyrirbærið, en taldi það engu að síður nægjanlegt merki um fyrirbærið.

Merkjagreining GW190425 benti á árekstur tvíkerfis með heildarmassa 3,3 - 3,7 sinnum massa sólar (1). Þetta er greinilega stærra en massinn sem almennt sést í tvíneindstjörnukerfum í Vetrarbrautinni, sem eru á milli 2,5 og 2,9 sólmassar. Því hefur verið haldið fram að uppgötvunin gæti táknað stofn tvöfaldra nifteindastjörnur sem ekki hefur sést áður. Það eru ekki allir hrifnir af þessari fjölgun verur umfram nauðsyn.

1. Sjónmynd af árekstri nifteindastjörnunnar GW190425.

Staðreyndin er sú að GW190425 var skráð með einum skynjara þýðir að vísindamenn gátu ekki ákvarðað nákvæma staðsetningu og það er engin athugunarspor á rafsegulsviðinu, eins og í tilviki GW170817, fyrsta samruna tveggja nifteindastjarna sem LIGO sá (sem er líka vafasamt) , en meira um það hér að neðan). Hugsanlegt er að þetta hafi ekki verið tvær nifteindastjörnur. Kannski einn af hlutunum Svarthol. Kannski voru það bæði. En þá yrðu þau smærri svarthol en nokkur þekkt svarthol og endurbyggja þyrfti líkön fyrir myndun tvöfaldra svarthola.

Það eru of mörg af þessum líkönum og kenningum til að laga sig að. Eða kannski mun „þyngdarbylgjustjörnufræði“ byrja að laga sig að vísindalegri hörku á gömlu sviðum geimskoðunar?

Of mikið af fölskum jákvæðum

Alexander Unzicker (2), þýskur fræðilegur eðlisfræðingur og virtur dægurvísindarithöfundur, skrifaði á Medium í febrúar að þrátt fyrir miklar væntingar sýndu LIGO og VIRGO (3) þyngdarbylgjuskynjararnir ekkert áhugavert á einu ári, nema tilviljunarkenndar rangar jákvæðar niðurstöður. Að sögn vísindamannsins vekur þetta miklar efasemdir um aðferðina sem notuð er.

Með Nóbelsverðlaununum í eðlisfræði 2017 sem veitt voru Rainer Weiss, Barry K. Barish og Kip S. Thorne virtist spurningin um hvort hægt væri að greina þyngdarbylgjur vera leyst í eitt skipti fyrir öll. Ákvörðun Nóbelsnefndarinnar varðar afar sterk merkjaskynjun GW150914 kynnt á blaðamannafundi í febrúar 2016, og þegar nefnt merki GW170817, sem var rakið til samruna tveggja nifteindastjarna, þar sem tveir aðrir sjónaukar tóku upp samrunamerki.

Síðan þá hafa þeir farið inn í hið opinbera vísindakerfi eðlisfræðinnar. Uppgötvanirnar vöktu áhugasöm viðbrögð og búist var við nýjum tíma í stjörnufræði. Þyngdarbylgjur áttu að vera „nýr gluggi“ að alheiminum, bæta við vopnabúr áður þekktra sjónauka og leiða til algjörlega nýrra athugana. Margir hafa líkt þessari uppgötvun við 1609 sjónauka Galileo. Enn áhugasamari var aukið næmi þyngdarbylgjuskynjara. Vonir um tugi spennandi uppgötvana og uppgötvunar á O3 mælingarlotunni sem hófst í apríl 2019 voru miklar. Hins vegar, hingað til, segir Unziker, höfum við ekkert.

Til að vera nákvæmur, ekkert af merkjum þyngdarbylgjunnar sem skráð hafa verið undanfarna mánuði hefur verið staðfest sjálfstætt. Þess í stað var óskiljanlega mikill fjöldi falskra jákvæðra og merkja, sem síðan voru færð niður. Fimmtán atburðir féllu í löggildingarprófinu með öðrum sjónaukum. Að auki voru 19 merki fjarlægð úr prófinu.

Sum þeirra voru upphaflega talin mjög mikilvæg - til dæmis var áætlað að GW191117j væri atburður með líkur á einum á 28 milljarða ára, fyrir GW190822c - einn á 5 milljarða ára og fyrir GW200108v - 1 á móti 100. ár. Miðað við að athugunartíminn sem var til skoðunar var ekki einu sinni heilt ár, þá er mikið af slíkum fölskum jákvæðum. Það gæti verið eitthvað athugavert við merkjaaðferðina sjálfa, segir Unziker.

Forsendur þess að flokka merki sem „villur“ eru að hans mati ekki gagnsæ. Það er ekki bara hans skoðun. Frægur fræðilegur eðlisfræðingur Sabine Hossenfelder, sem áður hefur bent á galla í gagnagreiningaraðferðum LIGO skynjara, sagði á blogginu sínu: „Þetta er að gefa mér höfuðverk, gott fólk. Ef þú veist ekki hvers vegna skynjarinn þinn tekur upp eitthvað sem virðist ekki vera það sem þú býst við, hvernig geturðu treyst því þegar hann sér við hverju þú býst?

Villutúlkun bendir til þess að engin kerfisbundin aðferð sé til við að aðgreina raunveruleg merki frá öðrum, annað en að forðast augljósar mótsagnir við aðrar athuganir. Því miður eiga allt að 53 tilfelli af "frambjóðendauppgötvunum" eitt sameiginlegt - enginn nema fréttamaðurinn tók eftir þessu.

Fjölmiðlar hafa tilhneigingu til að fagna ótímabært uppgötvunum LIGO/VIRGO. Þegar síðari greiningar og leit að staðfestingu mistakast, eins og verið hefur í nokkra mánuði, er ekki lengur ákefð eða leiðrétting í fjölmiðlum. Á þessu minna árangursríka stigi sýna fjölmiðlar alls engan áhuga.

Aðeins ein uppgötvun er örugg

Samkvæmt Unziker, ef við höfum fylgst með þróun ástandsins frá áberandi opnunartilkynningu árið 2016, ættu núverandi efasemdir ekki að koma á óvart. Fyrsta óháða matið á gögnunum var framkvæmt af teymi hjá Niels Bohr Institute í Kaupmannahöfn undir forystu Andrew D. Jackson. Greining þeirra á gögnunum leiddi í ljós undarleg fylgni í merkjunum sem eftir eru, en uppruni þeirra er enn óljós, þrátt fyrir fullyrðingar liðsins um að öll frávik innifalin. Merki myndast þegar hrá gögn (eftir umfangsmikla forvinnslu og síun) eru borin saman við svokölluð sniðmát, þ.e.a.s. fræðilega væntanleg merki frá tölulegum eftirlíkingum af þyngdarbylgjum.

Hins vegar, þegar gögn eru greind, er slík aðferð aðeins viðeigandi þegar tilvist merksins er staðfest og lögun þess er nákvæmlega þekkt. Annars er mynsturgreining villandi tæki. Jackson gerði þetta mjög áhrifaríkt á kynningunni, þar sem hann bar aðferðina saman við sjálfvirka myndgreiningu á bílnúmerum. Já, það eru engin vandamál með nákvæman lestur á óskýrri mynd, heldur aðeins ef allir bílar sem fara í nágrenninu eru með númeraplötur af nákvæmlega réttri stærð og stíl. Hins vegar, ef reikniritið væri notað á myndir „í náttúrunni“, myndi það þekkja númeraplötuna frá hvaða björtu hlut sem er með svörtum blettum. Þetta er það sem Unziker telur að geti gerst við þyngdarbylgjur.

3. Net þyngdarbylgjuskynjara í heiminum

Það voru aðrar efasemdir um merkjagreiningaraðferðina. Til að bregðast við gagnrýni þróaði Kaupmannahafnarhópurinn aðferð sem notar eingöngu tölfræðilega eiginleika til að greina merki án þess að nota mynstur. Þegar það er beitt er fyrsta atvikið í september 2015 enn vel sýnilegt í niðurstöðunum, en ... enn sem komið er aðeins þetta eina. Svo sterka þyngdarbylgju má kalla „heppni“ skömmu eftir að fyrsta skynjaranum var skotið á loft, en eftir fimm ár fer skortur á frekari staðfestum uppgötvunum að valda áhyggjum. Ef það er engin tölfræðilega marktæk merki á næstu tíu árum, verður það fyrstu sýn á GW150915 enn talið raunverulegt?

Sumir munu segja að það hafi verið seinna uppgötvun á GW170817, það er hitakjarnamerki tvístirni nifteinda, í samræmi við mælingar á gamma-geislasvæðinu og sjónauka. Því miður er margt ósamræmi: uppgötvun LIGO fannst ekki fyrr en nokkrum klukkustundum eftir að aðrir sjónaukar höfðu tekið eftir merkinu.

VIRGO rannsóknarstofan, sem var hleypt af stokkunum þremur dögum áður, gaf engin auðþekkjanleg merki. Að auki varð netkerfisrof hjá LIGO/VIRGO og ESA sama dag. Það voru efasemdir um samhæfni merksins við nifteindastjörnusamruna, mjög veikt sjónmerki o.s.frv. Á hinn bóginn halda margir vísindamenn sem rannsaka þyngdarbylgjur því fram að stefnuupplýsingarnar sem LIGO fékk hafi verið mun nákvæmari en upplýsingar um þyngdarbylgjur. hinir sjónaukarnir tveir, og segja þeir að fundurinn hafi ekki getað verið tilviljun.

Fyrir Unziker er það frekar truflandi tilviljun að gögnin fyrir bæði GW150914 og GW170817, fyrstu atburði sinnar tegundar sem komu fram á stórum blaðamannafundum, voru fengnar við „óeðlilegar“ aðstæður og ekki var hægt að endurskapa þær við mun betri tæknilegar aðstæður á þeim tíma. mælingar á löngum seríum.

Þetta leiðir til frétta eins og meintrar sprengistjörnusprengingar (sem reyndist vera blekking), einstakur árekstur nifteindastjarnaþað neyðir vísindamenn til að „endurhugsa áralanga hefðbundna visku“ eða jafnvel 70 sólarsvarthol, sem LIGO teymið kallaði of fljótfærni staðfestingu á kenningum sínum.

Unziker varar við aðstæðum þar sem þyngdarbylgjustjörnufræði mun öðlast alræmt orðspor fyrir að útvega „ósýnilega“ (að öðru leyti) stjörnufræðilega hluti. Til að koma í veg fyrir að þetta gerist býður það upp á meira gagnsæi aðferða, birtingu á sniðmátunum sem notuð eru, greiningarstaðla og að setja gildistíma fyrir atburði sem eru ekki sjálfstætt staðfestir.