Welche Dinge kann LIGO sehen, was LISA nicht kann und umgekehrt?

Die Astronomen von CNET entdecken zwei wahnsinnig schnelle Sterne, die in einer Todesspirale eingeschlossen sind, zitiert Kevin Burdge, Hauptautor des neuen Artikels in Nature General relativistic orbital zerfall in einem 7-Minuten-Umlaufperioden-Eclipsing-Binärsystem (kein ArXiv?) und einen Ph.D . Kandidat in Physik am Caltech mit den Worten:

LIGO kann Dinge sehen, die LISA nicht sehen kann, und LISA kann einige Dinge sehen, die LIGO nicht sehen kann, und es gibt eine Handvoll Dinge, die im Laufe der Zeit von LISA zu LIGO wechseln könnten."

Gibt es einen einfachen Weg zu verstehen, welche "Dinge" in welche Kategorien fallen?

LIGO ist ein bodengestütztes Gravitationswellen-Observatorium und wird zusammen mit Virgo verwendet , während LISA für Laser Interferometer Space Antenna steht und ein GW-Erfassungsinterferometer sein wird, das auf einem Trio von Satelliten in einer erdähnlichen heliozentrischen Umlaufbahn basiert.


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LISA-Raumschiffe Orbitographie und Interferometer -jährlich-periodische Revolution im heliozentrischen Orbit

LISA-Raumschiffe Orbitographie und Interferometer -jährlich-periodische Revolution im heliozentrischen Orbit.

Antworten (1)

Gravitationswellendetektoren haben einen Frequenzbereich, für den sie empfindlich sind.

Bei LIGO sind es etwa 10Hz bis 1kHz. Die untere Grenze wird durch seismisches Rauschen auferlegt, die obere Grenze durch "Schrotrauschen" (grundsätzlich nicht genügend Photonen, um den Interferometer-Wegunterschied bei hohen Frequenzen abzutasten).

LISA ist im All und hat kein Problem mit seismischem Rauschen. Allerdings gibt es noch eine Obergrenze, die durch Schrotrauschen bestimmt wird. So wie ich es verstehe, wird/kann LISA nicht die gleiche Art von Resonanzhohlraumanordnung verwenden, die LIGO verwendet, um die effektive Laserleistung und damit die Anzahl der Photonen im Gerät zu erhöhen. Somit liegt die obere Frequenzgrenze für LISA eher bei 1Hz.

So nun zu deiner Frage. Was LIGO sehen kann, was LISA nicht kann, sind Gravitationswellen mit Frequenzen von 10-1000 Hz. Die astronomischen Phänomene, die zu solchen Wellen führen, sind die Verschmelzung kompakter Doppelsternsysteme mit Sternmassen, schnell rotierende, asymmetrische Pulsare und vielleicht Supernova-Explosionen.

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.

Was könnte sich von der Beobachtbarkeit in LISA zur Beobachtbarkeit in LIGO ändern? Im Prinzip führt die Verschmelzung jedes binären Systems zu einer allmählich zunehmenden Frequenz und Amplitude. Doppelsterne mit Sternmasse, Neutronensternen oder Schwarzen Löchern können Frequenzen um 1 kHz erreichen, bevor sie verschmelzen, aber vorher durch niedrigere Frequenzen fegen, aber mit viel niedrigeren Amplituden. Vielleicht wäre die beste Wette die Verschmelzung von Schwarzen Löchern mittlerer Masse mit Massen von 10 3 Zu 10 4 Sonnenmassen, die Verschmelzungsfrequenzen von mehreren zehn Hz, aber eine signifikante Amplitude bei viel niedrigeren Frequenzen vor der Verschmelzung hätten.

Ich nehme an, die Implikation des Zitats, das Sie gegeben haben, ist, dass diese neu entdeckte inspirierende Binärdatei des Weißen Zwergs eine weitere Möglichkeit sein könnte. Ich glaube nicht, dass das richtig ist. Er hat eine Umlaufzeit von 7 Minuten, was ihn in den LISA-Frequenzbereich einordnet (die emittierten GWs haben die doppelte Umlauffrequenz), aber da Weiße Zwerge physisch größer als Neutronensterne sind, wird die Spitzenfrequenz bei der Verschmelzung (irgendwann in der Zukunft) liegen nur wenige Hz betragen und für LIGO nicht sichtbar sein.