불확실성의 파도

올해 XNUMX월, LIGO 관측소는 두 개의 중성자별 합병의 두 번째 사건이 될 수 있는 것을 기록했다고 보고되었습니다. 이 정보는 미디어에서 훌륭해 보이지만 많은 과학자들은 떠오르는 "중력파 천문학" 발견의 신뢰성에 대해 심각한 의심을 갖기 시작했습니다.

2019년 520월 루이지애나주 리빙스턴에 있는 LIGO 탐지기는 지구에서 약 XNUMX억 XNUMX천만 광년 떨어진 곳에 위치한 물체의 조합을 감지했습니다. Hanford에서 단 하나의 탐지기로 이루어진 이 관찰은 일시적으로 비활성화되었으며 Virgo는 현상을 등록하지 않았지만 그럼에도 불구하고 현상의 충분한 신호로 간주했습니다.

신호 분석 GW190425 총 질량이 태양 질량의 3,3~3,7배인 쌍성계의 충돌을 가리켰다(1). 이것은 태양 질량의 2,5에서 2,9 사이인 우리은하의 쌍성 중성자 별 시스템에서 일반적으로 관찰되는 질량보다 분명히 더 큽니다. 이 발견은 이전에 관측된 적이 없는 이중 중성자 별의 집단을 나타낼 수 있다고 제안되었습니다. 모든 사람이 필요 이상으로 존재의 증식을 좋아하는 것은 아닙니다.

1. 중성자별 GW190425의 충돌 시각화.

그건 사실입니다 GW190425 하나의 검출기로 기록했다는 것은 과학자들이 정확한 위치를 결정할 수 없다는 것을 의미하며, LIGO가 관측한 두 중성자별의 첫 번째 병합인 GW170817의 경우와 같이 전자기 범위에 관측 흔적이 없습니다. , 그러나 아래에서 더 자세히 설명합니다). 이들은 두 개의 중성자 별이 아닐 가능성이 있습니다. 아마도 개체 중 하나 블랙홀. 둘 다였을 수도 있습니다. 그러나 그렇게 되면 그들은 알려진 어떤 블랙홀보다 더 작은 블랙홀이 될 것이고 이진 블랙홀 형성 모델을 다시 구축해야 할 것입니다.

적응해야 할 이러한 모델과 이론이 너무 많습니다. 아니면 "중력파 천문학"이 오래된 우주 관측 분야의 과학적 엄격함에 적응하기 시작할까요?

잘못된 긍정이 너무 많습니다.

독일의 이론 물리학자이자 존경받는 대중 과학 저술가인 Alexander Unzicker(2)는 지난 3월 미디엄에 엄청난 기대에도 불구하고 LIGO 및 VIRGO(XNUMX) 중력파 탐지기가 무작위 오탐을 제외하고는 XNUMX년 동안 흥미로운 것을 보여주지 않았다고 썼습니다. 과학자에 따르면 이것은 사용된 방법에 대해 심각한 의문을 제기합니다.

Rainer Weiss, Barry K. Barish, Kip S. Thorne에게 2017년 노벨 물리학상이 수여되면서 중력파를 감지할 수 있는지 여부에 대한 질문이 완전히 해결된 것처럼 보였습니다. 노벨 위원회의 결정에 대한 우려 매우 강력한 신호 감지 GW150914 2016년 170817월 기자 회견에서 발표되었으며 이미 언급된 신호 GWXNUMX은 두 개의 다른 망원경이 수렴 신호를 기록했기 때문에 두 개의 중성자 별의 합병에 기인한 것으로 보입니다.

그 이후로 그들은 물리학의 공식 과학 체계에 들어갔습니다. 이 발견은 열광적인 반응을 불러일으켰고 천문학의 새로운 시대가 열릴 것으로 기대되었습니다. 중력파는 이전에 알려진 망원경의 무기고에 추가되고 완전히 새로운 유형의 관측으로 이어지는 우주의 "새로운 창"이 되어야 했습니다. 많은 사람들이 이 발견을 갈릴레오의 1609년 망원경과 비교했습니다. 더욱 열광적인 것은 중력파 탐지기의 향상된 감도였습니다. 3년 2019월에 시작된 OXNUMX 관측 주기 동안 수십 가지 흥미로운 발견과 탐지에 대한 희망은 높았습니다. 그러나 지금까지 Unziker는 아무것도 가지고 있지 않다고 말합니다.

정확히 말하면 지난 몇 달 동안 기록된 중력파 신호 중 어느 것도 독립적으로 검증된 것이 없습니다. 대신, 설명할 수 없을 정도로 많은 오탐지 및 신호가 있었고, 그 후 다운그레이드되었습니다. 19개의 이벤트가 다른 망원경으로 검증 테스트에 실패했습니다. 또한 테스트에서 XNUMX개의 신호가 제거되었습니다.

예를 들어 GW191117j는 28억년에 190822번, GW5c는 200108억년에 1번, GW100v는 XNUMX년에 XNUMX번 일어날 확률이 있는 사건으로 추정되었습니다. 연령. 고려 중인 관찰 기간이 XNUMX년도 되지 않은 점을 감안하면 이런 오탐이 많다. Unziker는 신호 방식 자체에 문제가 있을 수 있다고 설명합니다.

신호를 "오류"로 분류하는 기준은 투명하지 않습니다. 그의 의견만이 아니다. 이전에 LIGO 검출기 데이터 분석 방법의 단점을 지적한 저명한 이론 물리학자 Sabine Hossenfelder는 자신의 블로그에서 이렇게 말했습니다. 감지기가 예상하지 못한 것을 감지하는 이유를 모른다면 감지기가 예상한 것을 감지했을 때 어떻게 신뢰할 수 있습니까?

오류 해석은 다른 관찰과 명백한 모순을 피하는 것 외에 실제 신호를 다른 신호와 분리하기 위한 체계적인 절차가 없음을 시사합니다. 안타깝게도 무려 53건이나 되는 '후보 발굴' 사례에는 한 가지 공통점이 있다. 기자 외에는 아무도 이를 눈치채지 못했다는 것이다.

미디어는 LIGO/VIRGO 발견을 조기에 축하하는 경향이 있습니다. 확인을 위한 후속 분석 및 검색이 실패하면 몇 달 동안 그랬던 것처럼 미디어에서 더 이상 열광하거나 수정하지 않습니다. 이 덜 효과적인 단계에서 미디어는 전혀 관심을 보이지 않습니다.

하나의 감지 만 확실합니다.

운지커에 따르면 2016년 세간의 이목을 끄는 개장 발표 이후 상황 전개를 따랐다면 현재의 의구심은 그리 놀라운 일이 아닐 것이다. 데이터의 첫 번째 독립적인 평가는 Andrew D. Jackson이 이끄는 코펜하겐의 Niels Bohr Institute 팀에서 수행했습니다. 그들의 데이터 분석은 나머지 신호에서 이상한 상관관계를 드러냈고, 팀의 주장에도 불구하고 그 기원은 여전히 ​​불분명합니다. 모든 이상 포함. 원시 데이터(광범위한 사전 처리 및 필터링 후)를 소위 템플릿, 즉 중력파의 수치 시뮬레이션에서 이론적으로 예상되는 신호와 비교할 때 신호가 생성됩니다.

그러나 데이터를 분석할 때 이러한 절차는 신호의 존재 자체가 확립되고 신호의 형태가 정확히 알려진 경우에만 적합합니다. 그렇지 않으면 패턴 분석은 오해의 소지가 있는 도구입니다. Jackson은 이 절차를 자동차 번호판의 자동 이미지 인식과 비교하여 프레젠테이션 중에 매우 효과적으로 만들었습니다. 예, 흐릿한 이미지에서 정확한 판독에는 문제가 없지만 근처를 지나가는 모든 차량에 정확한 크기와 스타일의 번호판이 있는 경우에만 가능합니다. 그러나 알고리즘이 "자연에서" 이미지에 적용되면 검정색 점이 있는 밝은 물체에서 번호판을 인식합니다. 이것은 Unziker가 중력파에 일어날 수 있다고 생각하는 것입니다.

3. 세계 중력파 탐지기 네트워크

신호 감지 방법론에 대한 다른 의구심이 있었습니다. 비판에 대응하여 코펜하겐 그룹은 패턴을 사용하지 않고 신호를 탐지하기 위해 순전히 통계적 특성을 사용하는 방법을 개발했습니다. 적용했을 때 2015년 XNUMX월의 첫 번째 사건은 여전히 ​​결과에 명확하게 표시되지만 ... 지금까지는 이 사건만 있습니다. 이렇게 강한 중력파는 첫 번째 탐지기가 발사된 직후에는 "행운"이라고 할 수 있지만, XNUMX년이 지나면 더 이상 확인된 발견이 없어 우려를 불러일으키기 시작합니다. 향후 XNUMX년 동안 통계적으로 유의미한 신호가 없다면 GW150915의 첫 목격 여전히 진짜로 간주됩니까?

어떤 사람들은 그것이 나중에라고 말할 것입니다 GW170817 검출, 즉 감마선 영역 및 광학 망원경의 기기 관측과 일치하는 쌍성 중성자 별의 열핵 신호입니다. 불행히도 많은 불일치가 있습니다. 다른 망원경이 신호를 확인한 후 몇 시간이 지나야 LIGO 감지가 발견되었습니다.

불과 XNUMX일 전에 시작된 VIRGO 연구소는 인식할 수 있는 신호를 주지 않았습니다. 또한 같은 날 LIGO/VIRGO 및 ESA에서 네트워크 중단이 발생했습니다. 중성자별 병합, 매우 약한 광학 신호 등과 신호의 호환성에 대한 의구심이 있었습니다. 반면 중력파를 연구하는 많은 과학자들은 LIGO에서 얻은 방향 정보가 의 정보보다 훨씬 정확하다고 주장합니다. 다른 두 개의 망원경은 발견이 우연이 아닐 수 있다고 말합니다.

Unziker의 경우, 주요 기자 회견에서 언급된 최초의 이벤트인 GW150914 및 GW170817에 대한 데이터가 "비정상적인" 상황에서 입수되었으며 당시 훨씬 더 나은 기술 조건에서 재현할 수 없었던 것은 다소 불안한 우연의 일치입니다. 긴 시리즈의 측정.

이것은 추정되는 초신성 폭발과 같은 뉴스로 이어집니다(환상으로 판명됨). 중성자 별의 독특한 충돌그것은 과학자들로 하여금 "수년간의 통념을 재고"하거나 심지어 LIGO 팀이 그들의 이론을 너무 성급하게 확인했다고 부르는 70 태양 블랙홀을 다시 생각하도록 강요합니다.

Unziker는 중력파 천문학이 "보이지 않는"(그렇지 않으면) 천체를 제공한다는 불명예스러운 평판을 얻게 될 상황에 대해 경고합니다. 이를 방지하기 위해 방법의 투명성을 높이고 사용된 템플릿의 게시, 분석 표준을 제공하고 독립적으로 검증되지 않은 이벤트의 만료 날짜를 설정합니다.