Erwartete Art der Daten von LISA; Wird es eher ein Wald aus statischen Gipfeln oder eine Reihe von Einzelereignissen sein?

Die klare Antwort von @RobJeffries auf Welche Dinge „LIGO kann Dinge sehen, die LISA nicht kann“ und umgekehrt? erklärt, dass die Laserinterferometer-Weltraumantenne oder LISA nur für Gravitationswellen mit Frequenzen unter etwa 1 Hz empfindlich sein wird und daher für viel langsamer rotierende Objekte empfindlich sein wird als diejenigen, die LIGO aufzeichnet.

Niederfrequente GWs können nur mit LISA gesehen werden. Dazu gehören stellare Doppelsternsysteme mit Umlaufzeiten von mehr als etwa 10 Sekunden, die Verschmelzung von supermassereichen Schwarzen Löchern und vielleicht GWs aus dem Urknall

Dies kann „ereignisähnliche“ Signale beinhalten, zum Beispiel (möglicherweise) eine Verschmelzung zweier supermassiver Schwarzer Löcher, die einen so großen Durchmesser haben, dass ihre Umlauffrequenz sogar während der Verschmelzung unter 1 Hz liegt, aber es kann auch Signale von der Rotation von Körpern, die noch nicht in Kontakt sind, aber durch kontinuierliche GW-Strahlung langsam an Drehimpuls verlieren. Diese wären zwar viel schwächer, würden aber einen sehr stabilen und sehr schmalen Peak in einem Spektrogramm mit einer extrem langsamen Drift liefern, sodass Sie jahrelang Daten sammeln könnten, um sie aus dem Rauschen herauszuholen.

Während die von LIGO erfassten Ereignisse in der Größenordnung von 1 Sekunde oder weniger gedauert haben, scheint es möglich zu sein, dass LISA potenziell kontinuierliche GW-Strahlung von einer großen Anzahl von Paaren gleichzeitig aufzeichnen könnte, da die „Lebensdauer“ eher Jahre oder Jahrtausende betragen könnte als Sekunden, vorausgesetzt, die Empfindlichkeit gegenüber diesen schwächeren Signalen ist ausreichend.

Frage: Was ist die erwartete Art der Daten von LISA? Wird es eher ein Wald aus ziemlich statischen oder sich langsam bewegenden Spitzen im Frequenzraum sein oder eine Reihe einzelner Ereignisse? Vermutlich wurde dies auf der Grundlage einiger Vorhersagen über die Anzahl verschiedener Arten von Paaren in verschiedenen Abständen modelliert, die in der Nähe zu finden sind.

Antworten (1)

Die Daten von LISA werden sich stark von denen von LIGO unterscheiden. Es wird normalerweise viele Quellen gleichzeitig "sehen". Am prominentesten:

  • Verschmelzung von Paaren supermassiver Schwarzer Löcher . Diese werden sehr ähnlich einer skalierten Version der Ereignisse sein, die LIGO sieht (allerdings wahrscheinlich mehr Variation im Massenverhältnis und in der Exzentrizität). Sie werden jedoch viel lauter sein (SNR>1000) als jedes Ereignis, das von LIGO gesehen wird. Sie werden (möglicherweise) Monate vor der Fusion in das Sensitivitätsband von LISA eintreten. Die Ereignisraten sind ungewiss, wobei Schätzungen von einigen bis zu Hunderten pro Jahr reichen. Je nachdem, wo sich diese Rate in der Natur befindet, erhalten wir möglicherweise viele überlappende Signale.
  • Breite Doppelsterne Dies sind Doppelsterne von kompakten Objekten (hauptsächlich Weiße Zwerge), die weit von einer Verschmelzung entfernt sind. Sie entwickeln sich sehr langsam und zeigen sich daher meistens als kontinuierliche, fast monochromatische Signale. Es werden Tausende solcher Signale gleichzeitig „sichtbar“ sein.
  • Es gab Hinweise darauf, dass LISA in der Lage sein könnte, die früheren Stadien von GW150914 wie Ereignisse Monate bis Jahre vor der Fusion zu sehen . Die aktuellen Designbeschränkungen machen dies jedoch etwas unwahrscheinlich.
  • Extreme Massenverhältnis-Inspirationen Dies sind Verschmelzungen eines kompakten Objekts mit stellarer Masse mit einem supermassiven Schwarzen Loch. Aufgrund des sehr kleinen Massenverhältnisses ist ihre Entwicklung sehr gering, was bedeutet, dass sie Jahre vor der Fusion im LISA-Empfindlichkeitsband liegen werden. Ihre Ereignisrate ist sogar noch unsicherer als die von supermassiven BH-Fusionen mit Schätzungen zwischen 1 und 1000 pro Jahr. Aller Wahrscheinlichkeit nach überlappen sich diese Signale.

Folglich wird LISA Tausende von Quellen gleichzeitig beobachten, was eine erhebliche Herausforderung für die Datenanalyse darstellen wird.

+1Schön! Danke für die knappe und doch gründliche Antwort. "... Tausende von Quellen gleichzeitig." Wir können also davon ausgehen, dass sie mehr als 1024 Samples in ihren FFTs verwenden werden ;-)
Erwartete Art der Daten von LISA; Wird es eher ein Wald aus statischen Gipfeln oder eine Reihe von Einzelereignissen sein?
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