不確定性的浪潮

今年XNUMX月，有報告指出LIGO天文台記錄了可能是第二次兩顆中子星合併的事件。 這些資訊在媒體上看起來很棒，但許多科學家開始對新生的「重力波天文學」發現的可靠性產生嚴重懷疑。

2019 年 520 月，路易斯安那州利文斯頓的 LIGO 探測器發現了距離地球約 XNUMX 億光年的物體組合。 這項觀察僅在漢福德的一個探測器上進行，暫時被禁用，處女座號沒有記錄到這一現象，但仍然被認為是該現象的充分信號。

訊號分析GW190425 指向總質量為太陽質量 3,3 - 3,7 倍的雙星系統的碰撞 (1)。 這明顯大於通常在銀河系雙中子星系統中觀察到的質量，後者的質量在 2,5 到 2,9 個太陽質量之間。 有人認為，這一發現可能代表了以前從未觀察到的雙中子星群。 不是每個人都喜歡這種不必要的生物繁衍。

1.中子星GW190425碰撞的可視化。

事實是， GW190425 被一個探測器探測到意味著科學家無法精確定位位置，並且在電磁範圍內沒有觀測信號，就像 GW170817 的情況一樣，GWXNUMX 是 LIGO 觀測到的第一次兩顆中子星合併（這也值得懷疑，但更多內容請見下文）。 這些可能不是兩顆中子星。 也許是物體之一 黑洞。 也許兩者都是。 但那時它們將是比任何已知黑洞更小的黑洞，必須重建雙黑洞形成的模型。

這些模型和理論太多，難以適應。 或者也許「重力波天文學」將開始適應古老的空間觀測領域的科學嚴謹性？

誤報太多

德國理論物理學家、受人尊敬的科普書籍作者Alexander Unsicker (2) 今年3 月在Medium 網站上寫道，儘管人們寄予厚望，引力波探測器LIGO 和VIRGO (XNUMX) 在一年內沒有表現出任何有趣的東西，除了隨機誤報。 據這位科學家稱，這引發了人們對所使用方法的嚴重懷疑。

隨著2017 年諾貝爾物理學獎授予雷納·韋斯(Rainer Weiss)、巴里·K·巴里什(Barry K. Barish) 和基普·S·索恩(Kip S. Thorne)，引力波能否被偵測到的問題似乎一勞永逸地解決了。 諾貝爾委員會的決定令人擔憂 極強訊號檢測GW150914 2016 年 170817 月的新聞發布會上提出的信號，以及已經提到的信號 GWXNUMX，該信號歸因於兩顆中子星的合併，因為另外兩架望遠鏡記錄了會聚信號。

從那時起，它們就進入了物理學的官方科學體系。 這些發現引起了熱烈的反響，人們期待天文學的新時代的到來。 重力波被認為是進入宇宙的“新窗口”，增加了先前已知望遠鏡的武器庫，並帶來全新的觀測類型。 許多人將這項發現與伽利略 1609 年的望遠鏡進行了比較。 更令人興奮的是重力波探測器靈敏度的提升。 在 3 年 2019 月開始的 OXNUMX 觀測週期中，人們對數十項令人興奮的發現和發現抱有很高的期望。 然而，Unzicker 指出，目前我們什麼都沒有。

準確地說，過去幾個月探測到的引力波訊號都沒有獨立驗證。 相反，存在大量令人費解的誤報和信號，然後這些信號被降級。 十五個事件未能通過其他望遠鏡的驗證測試。 此外，檢查中也刪除了19個訊號。

其中一些最初被認為非常重要 - 例如，GW191117j 據估計具有 28 億年一分之一的機率事件，GW190822c 具有 5 億年一分之一的機率，GW200108v 具有千億分之一的機率。 年。 考慮到觀察期還不到一年，這樣的誤報還有很多。 Unzicker 評論道，報告訊號的方式可能有問題。

他認為，將訊號分類為「錯誤」的標準並不透明。 這不僅僅是他的意見。 著名理論物理學家 Sabine Hossenfelder 先前曾指出 LIGO 探測器數據分析技術的缺陷，她在部落格中評論道：「夥計們，這讓我很頭疼。 如果你不知道為什麼你的探測器看到的東西似乎不是你所期望的，你怎麼能相信它會看到你所期望的東西？”

錯誤解釋表明，除了避免與其他觀察結果明顯矛盾之外，沒有系統的程序可以將實際信號與其他信號分開。 不幸的是，多達 53 例“候選發現”都有一個共同點——除了記者，沒有人注意到這一點。

媒體傾向於過早慶祝 LIGO/VIRGO 的發現。 當隨後的分析和尋求確認失敗時，就像幾個月來的情況一樣，媒體不再熱情或糾正。 媒體對這個效率較低的階段根本不感興趣。

只有一項檢測是毫無疑問的

Unzicker 表示，如果我們自 2016 年宣布開業以來一直在關注事態發展，那麼目前的疑慮就不足為奇了。 數據的首次獨立評估是由安德魯傑克遜 (Andrew D. Jackson) 領導的哥本哈根尼爾斯玻爾研究所 (Niels Bohr Institute) 的一個團隊進行的。 他們的數據分析揭示了剩餘訊號中奇怪的相關性，其來源仍不清楚，儘管團隊聲稱 包括所有異常情況。 當原始資料（經過廣泛的預處理和過濾）與所謂的模板（即來自重力波數值模擬的理論上預期的訊號）進行比較時，就會產生訊號。

然而，在分析數據時，只有當訊號確實存在且精確已知其形狀時，這種過程才適用。 否則，模式分析就是一個誤導的工具。 傑克遜在演講中將這一過程與車牌的自動圖像識別進行了比較，使這一方法非常有效。 是的，從模糊圖像中準確讀取沒有問題，但前提是附近經過的所有汽車都擁有完全相同尺寸和样式的車牌。 然而，如果演算法應用於「野外」影像，它可以從任何帶有黑點的明亮物體中識別出車牌。 Unzicker 認為重力波可能會發生這種情況。

3. 全球重力波探測器網絡

對於訊號檢測方法還有其他擔憂。 為了回應批評，哥本哈根小組開發了一種方法，使用純粹的統計特徵來檢測訊號而不使用模式。 應用後，結果仍然清楚地顯示 2015 年 XNUMX 月的第一起事件，但是…目前只有這一次。 如此強的引力波在第一個探測器發射後不久可能被認為是一種“運氣”，但五年後缺乏進一步證實的發現正成為令人擔憂的原因。 如果未來十年沒有統計上顯著的訊號，是否會出現 首次檢測到GW150915 仍然被認為是真實的嗎？

有人會說是後來的事 檢測GW170817，即雙中子星的熱核訊號，與伽馬射線區域和光學望遠鏡的儀器觀測一致。 不幸的是，存在許多不一致之處：LIGO 的探測是在其他望遠鏡注意到該訊號幾個小時後才發現的。

三天前剛啟動的 VIRGO 實驗室沒有產生任何可辨識的訊號。 此外，LIGO/VIRGO 和 ESA 在同一天出現網路故障。 人們對該訊號與中子星合併、非常微弱的光訊號等的兼容性表示懷疑。另一方面，許多研究重力波的科學家聲稱LIGO獲得的方向資訊比其他方法準確得多兩台望遠鏡，他們說這一發現不可能是偶然的。

對於Unziker 來說，這是一個相當令人震驚的巧合，GW150914 和GW170817 的數據是在重大新聞發布會上強調的此類事件的第一個事件，是在「異常」情況下獲得的，並且無法在更好的技術條件下重現時間長的系列測量。

這導致了諸如所謂的超新星爆炸（結果證明是幻覺）之類的新聞， 獨特的中星碰撞它迫使科學家“重新思考多年來公認的知識”，甚至是 70 個太陽質量的黑洞，LIGO 團隊稱其對他們的理論的證實過於倉促。

Unzicker警告說，重力波天文學因提供「原本看不見的」天體而臭名昭著。 為了防止這種情況發生，他建議提高方法透明度、公佈所用模板、分析標準，並為未經獨立驗證的事件設定到期日。