Gravitasjonsbølge bakgrunn - Gravitational wave background
| Del av en serie om |
| Fysisk kosmologi |
|---|
 |
Den gravitasjonsbølge bakgrunn (også GWB og stokastisk bakgrunn ) er en tilfeldig gravitasjonsbølge- signal potensielt kan detekteres av gravitasjonsbølgedeteksjons eksperimenter. Siden bakgrunnen skal være statistisk tilfeldig , har den ennå bare blitt undersøkt når det gjelder slike statistiske deskriptorer som gjennomsnittet , variansen , etc.
Kilder til en stokastisk bakgrunn
Flere potensielle kilder for bakgrunnen er hypotetisert på tvers av forskjellige frekvensbånd av interesse, med hver kilde som produserer en bakgrunn med forskjellige statistiske egenskaper. Kildene til den stokastiske bakgrunnen kan grovt sett deles inn i to kategorier: kosmologiske kilder og astrofysiske kilder.
Kosmologiske kilder
Kosmologisk bakgrunn kan oppstå fra flere tidlige universkilder. Noen eksempler på disse kildene inkluderer tidsvarierende skalare (klassiske) felt i det tidlige universet, "forvarmings" mekanismer etter inflasjon som involverer energioverføring fra oppblåsende partikler til vanlig materie, faseoverganger i det tidlige universet (som for eksempel den svake faseovergangen), kosmiske strenger , etc. Selv om disse kildene er mer hypotetiske, ville en påvisning av bakgrunn fra dem være en stor oppdagelse av ny fysikk. Oppdagelsen av en slik inflasjonsbakgrunn vil ha stor innvirkning på kosmologi fra tidlig univers og på fysikk med høy energi .
Astrofysiske kilder
En astrofysisk bakgrunn produsert av forvirringsstøy fra mange svake, uavhengige og uløste astrofysiske kilder. For eksempel forventes den astrofysiske bakgrunnen fra fusjoner med stjerne masse binære sorte hull å være en sentral kilde til den stokastiske bakgrunnen for den nåværende generasjonen av jordbaserte gravitasjonsbølgedetektorer. LIGO- og Virgo- detektorer har allerede oppdaget individuelle gravitasjonsbølgehendelser fra slike fusjoner med sort hull. Imidlertid ville det være en stor befolkning av slike fusjoner som ikke ville kunne løses individuelt, noe som ville gi et brum av tilfeldig utseende støy i detektorene. Andre astrofysiske kilder som ikke kan løses individuelt, kan også danne bakgrunn. For eksempel vil en tilstrekkelig massiv stjerne på det siste stadiet av utviklingen kollapse for å danne enten et svart hull eller en nøytronstjerne - i den raske kollapsen i de siste øyeblikkene av en eksplosiv supernova -hendelse, som kan føre til slike formasjoner, gravitasjonsbølger kan teoretisk sett frigjøres. I raskt roterende nøytronstjerner er det også en hel klasse ustabilitet drevet av utslipp av gravitasjonsbølger.
Kildens art avhenger også av signalets følsomme frekvensbånd. Den nåværende generasjonen av bakkebaserte eksperimenter som LIGO og Virgo er følsomme for gravitasjonsbølger i lydfrekvensbåndet mellom omtrent 10 Hz til 1000 Hz. I dette båndet vil den mest sannsynlige kilden til den stokastiske bakgrunnen være en astrofysisk bakgrunn fra binære nøytronstjerner og stjernemasse binære svarthullssammenslåinger.
Gjenkjenning
11. februar 2016 kunngjorde LIGO og Virgo -samarbeidet den første direkte påvisning og observasjon av gravitasjonsbølger, som fant sted i september 2015. I dette tilfellet hadde to sorte hull kollidert for å produsere påvisbare gravitasjonsbølger. Dette er det første trinnet til potensiell deteksjon av en GWB.