Yerçekimi dalga algılama sıklığı

Haberlerde LIGO deneyinin son zamanlarda bir yerçekimi dalgası tespit ettiğini duymuş olabilirsiniz.

Bir gökbilimci olmasam da, makale iyi okunuyor ve çoğunlukla erişilebilir. Yerçekimi dalgasının tespiti bir şeydir, ancak kara delik birleşmesi benim için oldukça yenidir. Makalede ve bu sitede toplayabildiğim verilerden, kaynağın 1.3 milyar yıl olduğu tahmin ediliyor ve cıvıltı sadece birkaç milisaniye sürdü.

Benim sorum: Bu boyut düzenindeki olayların sıklığı nedir? Evrendeki bu tür olayların yoğunluğuna dair bir tahmin var mı?

Harry (2009) birkaç farklı kaynaktan alıntı yaptığını bildiğimiz kadarıyla tespit edilebilir olayların oranının

• Yılda 40 nötron yıldızı birleşmesi
• 30 10 M kara delik birleşmesi$_\odot$
• Yılda 10 nötron yıldızı / kara delik birleşmesi

Bu yaklaşık 200 Mpc'lik bir yarıçap içinde. Bununla birlikte, bu, bu tür olayların toplam oranını tahmin etmek için kullanılamaz, çünkü sapma sapması nedeniyle - nesneler ne kadar büyük olursa, algılamaları o kadar kolay olur. Aynı şey dış gezegenler için de geçerlidir, ancak farklı nedenlerle (örneğin yıldızlarına daha büyük veya daha yakın olan gezegenlerin transit veya radyal hız yöntemleri ile tespit edilmesi daha kolaydır).

Bu genliğin algılanan kütleçekim dalgalarının oranı veya kara delik ikililerinin birleşmesi nedeniyle kütleçekim dalgalarının saptanması oranı şu anda bilinmeyen miktarlardır. Bunları ölçmek kısmen deneyin amacıdır.

Algılama oranları, uzayda birim hacim başına birleşme oranına dönüştürülebilir ve bunlar modeller ve tahminlerle karşılaştırılabilir. ALIGO işbirliği, bu konuda ilk tespit sonrası makalelerini yayınladı - Abbott et al. (2016) .

Keşfedilen karadeliklerin yüksek kütlesi, ya büyük yıldızların çekirdek çöküşünden metal fakir bir ortamda oluştuklarını ya da yoğun kümelerdeki daha küçük kara deliklerin birleşmesinden oluştuğunu ima eder. Bu tür nesnelerin birleşmesi için önceden tahmin edilen oranlar, üretim oranındaki büyük belirsizlikler ve bu nesnelerin ikili oluşumu için mekanizmalar nedeniyle çok büyük bir aralığı kapsıyordu ve her bir kübik Gigaparsec başına yılda 0 ila yaklaşık 1000 aralığında yer alıyor.

$z=0.09$

Tahmin edebileceğiniz gibi, bu soru LIGO ekibi için büyük ilgi görüyor. Keşfi duyururken bahsettiğiniz makalenin yayınlanmasıyla birlikte, LIGO ekibi, keşif ve tahminler hakkında daha fazla ayrıntı içeren bir dizi tamamlayıcı makale sundu. Bunlardan biri sorunuza yöneliktir:

GW150914 Çevresindeki Gelişmiş LIGO Gözlemlerinden Çıkartılan İkili Kara Delik Birleşmelerinin Oranı

Olay oranı tahmin yöntemi, hem GW150914'ü hem de başka bir şekilde daha zayıf (ve daha az istatistiksel olarak anlamlı) bir olayı dikkate alır. Olay oranının sistem özelliklerine nasıl bağlı olabileceğine dair bir dizi modeli düşünüyorlar ve GW150914 ve diğer aday olayların gözlemlerinin toplam oran için ne ifade ettiğini soruyorlar. Sonuçlar modelden modele değişir, ancak astrofiziksel olarak makul davranışı kabaca destekleyebileceğini düşündükleri modelleri seçtiler. Özetlerinde özetlendiği gibi:

Sadece GW150914 göz önüne alındığında, evrendeki tüm BBH'lerin bu olayla aynı kütlelere ve dönüşlere sahip olduğunu varsayarak, 100 yılda 1 yanlış alarm eşiği uygulayarak ve BBH birleşme oranının birlikte gelen çerçevede sabit olduğunu varsayarak, 90 % güvenilir aralığı$2-53 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \, \mathrm{yr}^{-1}$$6-400 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \, \mathrm{yr}^{-1}$$2-400 \, \mathrm{Gpc}^{-3} \, \mathrm{yr}^{-1}$

Bildirinin yayınlanmadığını, yayınlanmadığını, yani hâlâ akran değerlendirmesi altında olduğunu unutmayın. Bu tür hesaplamalarda uzman bir kişi olarak konuşurken, yöntemin bazı yönleri bana çok benziyor, bu yüzden revizyonlar için birkaç hafta içinde makaleyi tekrar kontrol etmeye değer. Buradaki büyüklük sırasının (yılda kübik gigaparlar başına birkaç ila 100 arasında) doğru ballparkta olduğunu görmek süslü bir yöntem gerektirmez. Ancak makale, veri biriktikçe daha ayrıntılı ve daha kesin tahminler ve tahminler yapabilen bir metodoloji sunmaktadır, bu nedenle metodolojinin sağlam olduğundan emin olmak önemlidir.