Wurde der Nobelpreis für Gravitationswellen aufgrund einer handgezeichneten theoretischen Kurve verliehen? Wurden die Daten jetzt strenger angepasst?

Um die Geschichte der betreffenden Figur zu verstehen, ist es wichtig, einige Zusammenhänge zu verstehen. Im Vorfeld des Betriebs von Advanced LIGO wurde allgemein erwartet, dass die ersten Erkennungen in Form relativ schwacher Signale erfolgen würden, deren Vorhandensein in den Daten nur durch Vergleich mit theoretischen Vorlagen durch angepasste Filterung festgestellt werden konnte . (Wie es schließlich bei dem zweiten Ereignis mit der Identifizierung GW151226 der Fall war .) Folglich wurden ziemlich ausgefeilte Algorithmen entwickelt, um solche Ereignisse zu identifizieren und ihre Bedeutung festzustellen. Obwohl diese Methoden sehr streng sind, sind sie ziemlich abstrakt in der Art und Weise, wie sie die Daten behandeln.

Die Entdeckung von GW150914 kam daher ziemlich überraschend. Es kam von einer viel schwereren Binärdatei, als die meisten erwartet hatten, was zu einem viel lauteren und kürzeren Signal führte. Das Signal war tatsächlich so laut, dass man es mit bloßem Auge erkennen konnte, wenn man sich die Daten ansah. Um dies zu veranschaulichen, wurde die folgende Abbildung in das Discovery Paper aufgenommen (1):

Es ist wichtig zu wissen, dass diese Zahl nicht Teil einer strengen statistischen Analyse der Daten war. Stattdessen wurde es generiert, indem einige der Ergebnisse der strengen Analyse der Daten verwendet wurden, um eine repräsentative Wellenform unter Verwendung der numerischen Relativitätstheorie zu generieren, die dann den Daten überlagert wurde. Soweit ich weiß, wurden eine Reihe von Schritten beim Überlagern der Wellenform auf die Daten (wie das Festlegen verschiedener Skalierungen und Verschiebungen aufgrund ihrer Himmelsposition) im Wesentlichen „mit dem Auge“ durchgeführt.

Die eigentliche wissenschaftliche Analyse der Daten erfolgte jedoch mit den strengen Algorithmen, die zuvor entworfen worden waren, was zu dem wahren „Gelddiagramm“ des Entdeckungspapiers führte (1), Abbildung 4:

Obwohl weniger „sexy“ als Abbildung 1 und für den Laien viel schwieriger zu interpretieren, ist es diese Abbildung, die zweifelsfrei feststellt, dass das beobachtete LIGO-Ereignis tatsächlich die Gravitationswellen waren, die von einer Verschmelzung von Schwarzen Löchern ausgingen. Es ist die Analyse, die zu dieser Zahl führt (und die Erkennung mehrerer späterer Ereignisse), die zur Verleihung des Nobelpreises führt (nicht Abbildung 1).

Die Antworten auf Ihre Fragen lauten also:

1. Nein, der Nobelpreis für Gravitationswellen wurde nicht aufgrund einer „handgezeichneten theoretischen Kurve“ verliehen.
2. Eine rigorose Anpassung der Daten erfolgte bereits im ursprünglichen Entdeckungspapier (und seinen Begleitern).

(1) B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration und Virgo Collaboration) Phys. Rev. Lett. 116, 061102 DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102

Dieses Problem ist etwas komplex und dreht sich im Kern um die Behauptung einer Kopenhagener Gruppe unter der Leitung von Andrew Jackson, dass LIGO-Daten nicht korrekt gehandhabt wurden, eine falsch bezeichnete Handlung und einige kleine (aber inzwischen gelöste) Kontroversen bezüglich der Transparenz der LIGO-Wissenschaft .

Als LIGO ihre ersten Ergebnisse veröffentlichte, enthielten sie eine Handlung, die zwar für pädagogische Zwecke angepasst wurde, aber dies war nicht die Handlung, auf der LIGO ihre Entdeckung stützte. Dieses Schlüsseldetail wurde von Andrew Jackson und seinem Team missverstanden (verständlicherweise, weil LIGO in der Zeitung nicht erwähnte, dass es sich bei der Handlung um eine pädagogische Handlung handelte), die versuchten, die von LIGO durchgeführte Datenreduktion zu replizieren.

Nach der anfänglichen Behauptung von Andrew Jackson und seinem Team, LIGO habe das Rauschen in ihren Daten nicht so behandelt, wie sie es hätten tun sollen, haben sich zwei unabhängige Forschungsgruppen (unabhängig von der dänischen Gruppe und von LIGO) eingehend mit der Frage beschäftigt, warum sie Ergebnisse erzielten. und im Wesentlichen festgestellt, dass die Kopenhagener Gruppe einen Fehler gemacht hatte.

Basierend auf unabhängigen Artikeln, die von John Moffat (et al.) und Alex Nielsen (et al.) veröffentlicht wurden, sowie einer internen Untersuchung, die von LIGO durchgeführt wurde, äußerten sie einige große Bedenken, die Andrew Jackson irgendwie nur beleidigte, indem er Moffats Artikel als „absolut“ bezeichnete Müll“, ohne die von Moffat und Nielsen aufgeworfenen Probleme wirklich anzusprechen. Es hört sich so an, als wollte Andrew Jackson (zum Zeitpunkt des Artikels, auf den ich mich beziehe) eine Antwort darauf vorbereiten, aber basierend auf einem Interview mit Moffat scheint Jackson die Behauptungen, die Moffat aufstellte, nicht vollständig verstanden zu haben, und das Papier wird es tun wahrscheinlich diese falsch verstandenen Vorstellungen ansprechen.

Dieses Verfahren war wichtig, da mehr Transparenz immer besser ist, aber es scheint, dass die große Mehrheit der Community weitergezogen ist und die von den drei Parteien aufgezeigten Fehler als ausreichenden Grund akzeptiert hat, warum die Kopenhagener Gruppe zu unterschiedlichen Ergebnissen kam. Alle Beweise deuten darauf hin, dass die Menschen damals ziemlich besorgt waren, und alle sind jetzt noch zuversichtlicher als je zuvor.

Um die beiden Fragen kurz zu beantworten, stellte sich heraus, dass es schließlich von Anfang an rigoros gemacht wurde, es gab nur eine falsch bezeichnete Handlung und einen fehlgeleiteten Jackson, der allen ein wenig Sorgen machte.

Um wirklich tief in die Ursachen des Fehlers der Kopenhagener Gruppe einzutauchen, lesen Sie diesen Artikel: https://www.quantamagazine.org/studies-rescue-ligos-gravitational-wave-signal-from-the-noise-20181213/