Was erzeugt Gravitationswellen mit "Perioden zwischen etwa 100 - 8000 Sekunden"?

Die Ulysses-Mission hat eine fesselnde Geschichte. Es wurde zu Jupiter geschickt, um es durch Gravitationsunterstützung aus der Ebene der Ekliptik zu schießen, um über den Nord- und Südpol der Sonne zu fliegen und "schnelle Breitengrad-Scans" durchzuführen. Aufgrund seines Designs wurde es für mehrere wichtige wissenschaftliche Studien verwendet.

Ulysses enthielt ein Paar kohärenter Transponder, die Signale von der Erde empfingen, ihre Frequenz auf kohärente Weise unter Verwendung von Phasenregelkreisen verschoben und sie sofort auf zwei verschiedenen Frequenzen zurück zur Erde strahlten.

Aus dem Bericht der ESA über das Ulysses Gravitational Wave Experiment :

Bei dem Raumfahrzeug-Doppler-Verfolgungsverfahren bilden die Erde und das Raumfahrzeug die zwei Objekte, deren zeitlich veränderlicher Abstand überwacht wird, um eine vorbeiziehende Gravitationswelle zu erfassen. Die Überwachung erfolgt mit hochpräziser Doppler-Verfolgung, bei der ein Mikrowellen-Funksignal mit konstanter Frequenz (S-Band) von der Erde zum Raumfahrzeug (Uplink) übertragen wird; das Signal wird am Raumfahrzeug weitergeleitet (empfangen und kohärent verstärkt); und dann zurück zur Erde (Downlink) sowohl in S- als auch in X-Band-Signalen übertragen. Dieser Zweifrequenz-Downlink ist erforderlich, um die interplanetaren Medien zu kalibrieren, die die beiden Frequenzbänder unterschiedlich beeinflussen. Das Downlink-Signal wird auf der Erde aufgezeichnet und seine Frequenz wird mit der konstanten Uplink-Frequenz f0 verglichen, um das Doppler-Signal δf / f0 zu extrahieren.

Weiter heißt es im Artikel:

Da die optimale Größe eines Gravitationswellendetektors die Wellenlänge ist, werden interplanetare Dimensionen benötigt, um Gravitationswellen im mHz-Bereich zu detektieren. Die Doppler-Verfolgung von Ulysses ermöglicht eine empfindliche Detektion von Gravitationswellen in diesem niedrigen Frequenzband. Die treibende Geräuschquelle sind die Schwankungen im Brechungsindex des interplanetaren Plasmas. Dies schreibt vor, dass der Zeitpunkt des Experiments nahe der Sonnenopposition liegt, und legt die Zielgenauigkeit für die Teilfrequenzänderung auf 3,0 × 10 –14 für Integrationszeiten in der Größenordnung von 1000 Sekunden fest.

ZUSAMMENFASSUNG DER ZIELE

Das Ziel der Gravitationswellenuntersuchung auf Ulysses ist die Suche nach niederfrequenten Gravitationswellen, die das Sonnensystem durchqueren. Aufgrund der großen Entfernung zum Raumfahrzeug ist diese Methode am empfindlichsten für Wellenperioden zwischen etwa 100 und 8000 Sekunden, ein Band, das für bodengestützte Experimente nicht zugänglich ist, die für Perioden unter 1 Sekunde überlegen sind.

Sie können mehr über Ulysses in Ulysses von eoPortal lesen , wo ich sowohl den obigen Link als auch den folgenden gefunden habe:

B. Bertotti, R. Ambrosini, SW Asmar, JP Brenkle, G. Comoretto, G. Giampieri, L. Iess, A. Messeri, HD Wahlquist, „The gravitational wave experiment“, Astronomy and Astrophysics Supplement Series, Ulysses Instruments Special Issue , Bd. 92, Nr. 2, S. 431-440, Jan. 1992

Frage: Was erzeugt Gravitationswellen mit "Perioden zwischen etwa 100 - 8000 Sekunden"?

Binäre Schwarze Löcher, die sich nicht in der Endphase ihrer Annäherung befinden. Die Frequenz der GW nimmt zu, wenn die BHs näher zusammenrücken – schauen Sie sich die Graphen von LIGO an und Sie werden sehen, dass die Frequenz gegen Ende schneller wird. In den Anfangsstadien könnten sie sehr lange brauchen, um eine Umlaufbahn zu absolvieren – eigentlich genau wie Doppelsterne. Aber die Amplitude ist in den frühen Stadien etwas niedriger, also ist dieser neue Detektor hoffentlich viel empfindlicher in Bezug auf die Amplitude.
"Ich wurde zum Jupiter geschickt, um eine Gravitationsunterstützung zu leisten, die ihn aus der Ebene der Ekliptik schießt" Das muss ein Abenteuer gewesen sein :>) .
@KeithMcClary Oh Ratten! Das war ein Freudscher Ausrutscher; Ich soll nicht darüber reden.

Antworten (1)

Jedes binäre System erzeugt Gravitationswellen mit der doppelten Umlauffrequenz, dh mit halben Umlaufzeiten. Also werden binäre Systeme mit Perioden zwischen 200s und 16000s solche Wellen erzeugen.

Wir können Keplers drittes Gesetz verwenden, um etwas darüber zu sagen:

A = ( G M 4 π ) 1 / 3 P 2 / 3 ,
Wo P ist die Umlaufzeit, M ist die Gesamtmasse des binären Systems und A ist der Orbitalabstand.

Für eine Binärdatei mit M ∼ 1 M ⊙ Und 200 < P < 16000 s, dann 0,11 < A < 2.00   R ⊙ . Da normale Sterne der Masse ∼ 0,5 M ⊙ Radien haben, die diesem ähnlich sind, dann müssten die Sterne wahrscheinlich Sternreste sein (Weiße Zwerge, Neutronensterne oder Schwarze Löcher), außer direkt am Ende der längsten Periode, wo es möglich sein könnte, W Uma-Doppelsterne zu beobachten. Massivere Binärdateien haben Trennungen, die zunehmen M 1 / 3 , aber die Radien normaler Sterne nehmen eher zu M , so dass diese Schlussfolgerung bei größeren Massen noch fester ist.

Es könnte möglich sein, eine kompakte Binärdatei zu haben, die einen Stern mit geringer Masse und ein kompaktes Objekt enthält – vielleicht einen Roche-Lappen, der einen füllt, so dass das lange Periodenende dieses Bereichs neben „doppelt entartet“ auch kataklysmische Variablen und Low Mass X umfassen würde -ray binäre Gegenstücke mit Umlaufzeiten von wenigen Stunden. Hier ist ein Paradebeispiel für die Zeitbereichsastronomie und die schnellste binäre ZTF J1539+5027 mit Sonnenfinsternis (+20 mag, 6,91 Minuten): Wie misst man die minimale Helligkeit?

Natürlich geht Gravitationswellenbelastung so etwas wie M P − 4 / 3 D − 1 , Wo D ist die Distanz. Diese Binärdateien sind viel länger als die (vermutlich seltenen) massiven, verschmelzenden Schwarzen Löcher, die bisher gesehen wurden, und müssen daher wahrscheinlich in unserer eigenen Galaxie nahe sein, um entdeckt zu werden.

zB LIGO war in der Lage zu erkennen M ∼ 30 M ⊙ Verschmelzung von Schwarzen Löchern, mit P ∼ 0,02 s in Entfernungen von einer Milliarde Lichtjahren. Eine ähnliche Dehnungsamplitude würde durch a erzeugt werden M ∼ 2 M ⊙ binär mit P = 200 s in einer Entfernung von 300 Lichtjahren.

Danke für die klare Antwort! Ich bin gespannt, wie die Dehnung mit skaliert M . Vielleicht könnte ein Teil dieser Schwäche dadurch wettgemacht werden, dass das Paar ziemlich massiv ist?
Ich bin gerade auf diese gelöschte Antwort gestoßen , habe gesehen, dass die Supernovae in die Grenzen von 100-8000 passen, und dachte daran, eine ergänzende Antwort hinzuzufügen. Dann sah ich, dass es Ihre gelöschte Antwort war . Denken Sie, dass das Hinzufügen eines Verweises auf dieses Phänomen hier nützlich sein könnte?
@uhoh Schau nochmal. Die x-Achse ist die Frequenz, nicht die Periode
und so ist es, danke!
Was erzeugt Gravitationswellen mit "Perioden zwischen etwa 100 - 8000 Sekunden"?
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