不確実性の波
今年の XNUMX 月に、LIGO 天文台が、おそらく XNUMX つの中性子星の合体の XNUMX 番目のイベントを記録したことが報告されました。 この情報はメディアでは素晴らしいように見えますが、多くの科学者は、新たな「重力波天文学」の発見の信頼性について深刻な疑問を持ち始めています.
2019 年 520 月、ルイジアナ州リビングストンにある LIGO 検出器は、地球から約 XNUMX 億 XNUMX 万光年離れた場所にある天体の組み合わせを検出しました。 ハンフォードの XNUMX つの検出器のみで行われたこの観測は一時的に無効になり、乙女座は現象を記録しませんでしたが、それでも現象の十分な信号と見なされました。
信号解析 GW190425 太陽の質量の 3,3 ～ 3,7 倍の総質量を持つ連星系の衝突を指摘しました (1)。 これは、天の川銀河の連星中性子星系で一般的に観測される質量 (太陽質量の 2,5 ～ 2,9 倍) よりも明らかに大きい。 この発見は、これまで観測されたことのない二重中性子星の集団を表している可能性があることが示唆されています。 誰もがこの必要以上の存在の増殖を好むわけではありません。
1. 中性子星GW190425の衝突の可視化。
ことは事実である GW190425 単一の検出器によって記録されたということは、科学者が正確な位置を決定できなかったことを意味し、LIGO によって観測された 170817 つの中性子星の最初の合体である GWXNUMX の場合のように、電磁範囲に観測痕跡がない (これも疑わしい) 、しかしそれについては以下で詳しく説明します）。 これらは XNUMX つの中性子星ではなかった可能性があります。 おそらくオブジェクトのXNUMXつ ブラックホール. 多分両方だった。 しかし、その場合、それらは既知のどのブラック ホールよりも小さいブラック ホールになり、連星ブラック ホールの形成モデルを再構築する必要があります。
これらのモデルや理論は、適応するには多すぎます。 それとも、「重力波天文学」が宇宙観測の古い分野の科学的厳密さに適応し始めるのでしょうか?
誤検知が多すぎる
ドイツの理論物理学者であり、尊敬されているポピュラー サイエンス ライターである Alexander Unzicker (2) は、3 月に Medium で、大きな期待にもかかわらず、LIGO と VIRGO (XNUMX) の重力波検出器は、ランダムな偽陽性を除いて、XNUMX 年で興味深いものは何も示さなかったと書いています。 科学者によると、これは使用された方法について深刻な疑問を引き起こします.
2017 年のノーベル物理学賞が Rainer Weiss、Barry K. Barish、および Kip S. Thorne に授与されたことで、重力波を検出できるかどうかという疑問は完全に解決されたように見えました。 ノーベル委員会の決定は懸念している 非常に強い信号検出 GW150914 2016 年 170817 月の記者会見で発表された信号 GWXNUMX は、他の XNUMX つの望遠鏡が収束信号を記録したため、XNUMX つの中性子星の合併に起因するものでした。
それ以来、彼らは物理学の公式の科学スキームに入りました。 この発見は熱狂的な反応を呼び起こし、天文学の新時代が期待されました。 重力波は、宇宙への「新しい窓」であると考えられていました。これは、以前から知られている望遠鏡の武器に追加され、まったく新しいタイプの観測につながります。 多くの人が、この発見をガリレオの 1609 望遠鏡と比較しています。 さらに熱狂的だったのは、重力波検出器の感度の向上でした。 3 年 2019 月に始まった OXNUMX 観測サイクル中に、何十ものエキサイティングな発見と検出が期待されていました。 しかし、Unziker 氏によると、これまでのところ何もありません。
正確に言うと、過去数か月間に記録された重力波信号はどれも、独自に検証されていません。 代わりに、不可解な数の偽陽性とシグナルがあり、その後格下げされました。 19 のイベントが、他の望遠鏡での検証テストに失敗しました。 さらに、XNUMX の信号がテストから削除されました。
それらのいくつかは当初非常に重要であると考えられていました. 年。 検討中の観測期間が 191117 年にも満たないことを考えると、このような誤検知はたくさんあります。 信号方式自体に問題がある可能性があると、Unziker 氏はコメントしています。
彼の意見では、信号を「エラー」として分類する基準は透明ではありません。 彼の意見だけではありません。 以前に LIGO 検出器のデータ分析方法の欠点を指摘した著名な理論物理学者の Sabine Hossenfelder は、ブログで次のようにコメントしています。 検出器が、期待したものとは異なるものを検出した理由がわからない場合、検出器が期待したものを検出したときに、それを信頼できますか?
エラーの解釈は、他の観測結果との目に余る矛盾を避ける以外に、実際の信号を他の信号から分離するための体系的な手順がないことを示唆しています。 残念ながら、53 件もの「発見候補」には共通点が XNUMX つあります。
メディアは、LIGO/VIRGO の発見を時期尚早に祝う傾向があります。 その後の分析と確認のための検索が失敗すると、数か月間そうであったように、メディアには熱意や修正がなくなります。 この効果の低い段階では、メディアはまったく関心を示しません。
確実に検出できるのは XNUMX つだけです
Unziker 氏によると、2016 年の注目を集めたオープニング発表以降、状況の進展を追っていれば、現在の疑念は驚くべきものではありません。 データの最初の独立した評価は、アンドリュー D. ジャクソンが率いるコペンハーゲンのニールス ボーア研究所のチームによって実施されました。 彼らのデータ分析により、残りの信号に奇妙な相関関係があることが明らかになりました。その起源はまだ不明です。 すべての異常が含まれています. 生データ (大規模な前処理とフィルタリングの後) がいわゆるテンプレートと比較されると、信号が生成されます。つまり、重力波の数値シミュレーションから理論的に予想される信号です。
ただし、データを分析する場合、そのような手順は、信号の存在そのものが確立され、その形状が正確にわかっている場合にのみ適切です。 そうでなければ、パターン分析は誤解を招くツールです。 ジャクソンはプレゼンテーション中にこれを非常に効果的に行い、この手順を車のナンバー プレートの自動画像認識と比較しました。 はい、ぼやけた画像を正確に読み取ることに問題はありませんが、近くを通過するすべての車のナンバー プレートが正確なサイズとスタイルである場合に限ります。 ただし、アルゴリズムが「自然界」の画像に適用された場合、黒い斑点のある明るい物体からナンバープレートを認識します。 これが Unziker が重力波に起こり得ると考えていることです。
3. 世界の重力波検出器ネットワーク
信号検出方法については、他にも疑問がありました。 批判に応えて、コペンハーゲンのグループは、純粋に統計的特性を使用してパターンを使用せずに信号を検出する方法を開発しました。 適用すると、2015 年 XNUMX 月の最初のインシデントがまだ結果にはっきりと表示されますが、これまでのところ、この XNUMX つだけです。 このような強い重力波は、最初の検出器が打ち上げられた直後は「幸運」と言えますが、XNUMX 年が経過すると、それ以上の確認された発見がないことが懸念され始めます。 今後 XNUMX 年間に統計的に有意な兆候が見られない場合、 GW150915の初見 まだ本物と見なされますか？
後だったという人もいるだろう GW170817の検出、つまり、連星中性子星の熱核信号であり、ガンマ線領域および光学望遠鏡での機器観測と一致しています。 残念ながら、多くの矛盾があります: LIGO の検出は、他の望遠鏡が信号を認識してから数時間後まで発見されませんでした。
わずか XNUMX 日前に開始された VIRGO ラボは、認識可能な信号を出しませんでした。 また、同日、LIGO/VIRGO と ESA でネットワーク障害が発生しました。 信号と中性子星の合体や非常に弱い光信号などとの互換性については疑問がありました。 一方、重力波を研究する多くの科学者は、LIGO によって得られた方向情報は、中性子星の情報よりもはるかに正確であると主張しています。他の XNUMX つの望遠鏡は、偶然の発見ではなかったと言います。
Unziker にとって、GW150914 と GW170817 の両方のデータ (主要な記者会見で注目されたこの種の最初のイベント) のデータが「異常な」状況下で取得され、当時のはるかに優れた技術的条件下で再現できなかったことは、かなり不穏な偶然の一致です。長いシリーズの測定。
これは、想定される超新星爆発のようなニュースにつながります (これは幻想であることが判明しました)。 中性子星のユニークな衝突それは科学者に「何年にもわたる従来の通念を再考する」こと、あるいは 70 太陽系のブラック ホールでさえも再考することを強います。
Unziker は、重力波天文学が「目に見えない」天体を提供するという悪名高い評判を獲得する状況について警告している。 これを防ぐために、メソッドの透明性を高め、使用するテンプレートを公開し、分析基準を設定し、個別に検証されていないイベントの有効期限を設定します。
