Qu'est-ce que LIGO a réellement vu? (Découverte des ondes gravitationnelles)

J'essaie de trouver une vidéo / image originale de ce que LIGO a réellement vu, mais tout ce que je peux trouver, ce sont des représentations d'artiste d'ondes gravitationnelles.

L'image réelle n'est pas grande. J'ai pu le trouver grâce à Science , et c'est tout ce que c'est:

C'est juste une ondulation, vue à des moments légèrement différents de deux observatoires différents. Le décalage s'adapte parfaitement en le décalant de la vitesse de la différence de lumière entre leurs emplacements. Telle est la preuve des ondes de gravité.

Il convient de noter que la raison pour laquelle il existe deux instruments est de fournir une vérification croisée avec d'autres sources de vibrations. Chaque observatoire détecte les vibrations sur une échelle de 4 km, jusqu'à un très petit ordre de grandeur (1/10 000 de la largeur d'un proton). Lorsque l'on compare les deux, on peut alors supposer que le signal doit provenir d'une source non locale, seules les ondes de gravité correspondant à cette définition.

Tout d’abord, je pense que votre question cache un malentendu sur la nature des observatoires de LIGO. La nature des détecteurs est qu’ils agissent comme un microphone, par opposition à une caméra. Cela signifie qu'ils sont sensibles aux ondes gravitationnelles venant de la plupart des directions, mais qu'ils ne sont pas capables de distinguer d'où viennent les ondes. En utilisant plusieurs détecteurs (ce qui est également nécessaire pour une détection fiable), la différence de temps entre les détecteurs peut être utilisée pour donner une idée de l'emplacement de la source. Cela signifie également que la sortie des détecteurs est un flux de données unique.

Cette image du document dans Physical Review Letters (pas derrière un paywall) est un meilleur résumé de ce que LIGO a entendu que la réponse acceptée actuellement. Je vais expliquer les vitres de haut en bas.

1. Les panneaux supérieurs affichent les signaux "bruts" mesurés dans les deux détecteurs, les données H1 étant superposées aux données L1 de droite.
2. La deuxième rangée de vitres montre un certain nombre de simulations différentes de ce que la relativité générale (théorie d'Einstein) prédit pour les ondes gravitationnelles. Ces simulations montrent comment LIGO peut affirmer qu’elles savent que la vague a été causée par la fusion de deux trous noirs.
3. La troisième rangée de vitres correspond aux données «brutes» moins les simulations.
4. Les volets du bas sont simplement un autre moyen de tracer les données «brutes» appelées tracés temps-fréquence. Le temps est sur l'axe des x et la fréquence sur l'axe des y. Pour un intervenant du terrain, ce signal est la caractéristique la plus reconnaissable d’une fusion, connue sous le nom de gazouillis. À mesure que le temps avance, la fréquence augmente. Vous pouvez réellement écouter le gazouillis «brutal» ici .

LIGO n'a rien "vu". Il surveille les longueurs relatives des trajets empruntés par deux faisceaux laser dans des conduites sous vide d'environ 4 km (bien que le trajet du laser se compose d'environ 75 allers-retours dans les bras) et perpendiculairement l'un à l'autre.

$10^{21}$

L'ensemble de l'événement a duré environ 0,3 seconde et la trace (qui a fait le tour de l'actualité) enregistre simplement la fraction selon laquelle la longueur des bras change en fonction du temps.

L’événement a été (presque) simultanément enregistré par deux installations presque identiques dans différentes régions des États-Unis. La détection du même signal dans les deux détecteurs élimine une cause locale de la perturbation, et le faible délai entre les détections permet une localisation approximative de la source d’ondes gravitationnelles dans le ciel.

Selon le didacticiel GW150914 , voici ce que les détecteurs Advanced LIGO L1 et H1 voyaient à l’origine:

Vous pouvez télécharger les données brutes de ce tutoriel.

Les autres réponses montrent des formes d'onde déjà traitées (blanchies, filtrées, décalées de 7 ms, inversées).

Le mécanisme de mesure réel utilisé par LIGO est l'interférométrie laser. Une interprétation raisonnable de ce que LIGO "a vu" serait donc le motif d'interférence provoqué par les ondes de gravité, qui "ressemblerait" à quelque chose comme ceci:

Malheureusement, je n'ai pas pu trouver une image de l'interférence laser réelle mentionnée par LIGO; c'est probablement trop petit pour la photographie de toute façon.

Tous les autres graphiques que les gens lient ne sont que des graphiques des données du modèle d'interférence. Afficher un graphique des données LIGO comme réponse à cette question revient à afficher un histogramme d’image comme réponse à la question "Que voit le télescope spatial Hubble?"

Je ne sais pas si cela vous intéresse, mais voici le lien du document publié à propos de ces observations:

http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102

Une fois que la réponse ci-dessus est assez simple! En résumé, l'article dit que LIGO a observé un signal transitoire d'onde gravitationnelle et que ces observations correspondent aux prévisions de forme d'onde dérivées de la relativité générale pour le système impliquant deux trous noirs.