Фон гравитационной волны - Gravitational wave background

Гравитационный фон волны (также GWB и стохастическая фон ) является случайным гравитационно-волновым сигналом потенциально обнаружить с помощью экспериментов обнаружения волны гравитационных. Поскольку предполагается, что фон является статистически случайным , он до сих пор исследован только с точки зрения таких статистических дескрипторов, как среднее значение , дисперсия и т. Д.

Источники стохастического фона

Предполагается несколько потенциальных источников фона в различных интересующих частотных диапазонах, при этом каждый источник создает фон с различными статистическими свойствами. Источники стохастического фона можно условно разделить на две категории: космологические источники и астрофизические источники.

Космологические источники

Космологические предпосылки могут возникать из нескольких источников ранней вселенной. Некоторые примеры этих источников включают изменяющиеся во времени скалярные (классические) поля в ранней Вселенной, механизмы "предварительного нагрева" после инфляции, включающие передачу энергии от инфлатонных частиц к регулярному веществу, фазовые переходы в ранней Вселенной (такие как электрослабый фазовый переход), космические струны и т. д. Хотя эти источники более гипотетичны, обнаружение фона от них было бы крупным открытием новой физики. Обнаружение такого инфляционного фона окажет глубокое влияние на космологию ранней Вселенной и физику высоких энергий .

Астрофизические источники

Астрофизический фон, создаваемый помехами множества слабых, независимых и неразрешенных астрофизических источников. Например, ожидается, что астрофизический фон от слияния звездных двойных черных дыр станет ключевым источником стохастического фона для нынешнего поколения наземных детекторов гравитационных волн. Детекторы LIGO и Virgo уже обнаружили отдельные гравитационно-волновые события от таких слияний черных дыр. Однако будет большое количество таких слияний, которые нельзя будет разрешить индивидуально, что вызовет гудение случайного шума в детекторах. Другие астрофизические источники, которые невозможно разрешить индивидуально, также могут служить фоном. Например, достаточно массивная звезда на заключительном этапе своей эволюции схлопнется, образуя черную дыру или нейтронную звезду - при быстром коллапсе в последние моменты взрыва сверхновой , которое может привести к таким образованиям, гравитационные волны теоретически могут быть освобождены. Кроме того, в быстро вращающихся нейтронных звездах существует целый класс нестабильностей, вызванных излучением гравитационных волн.

Природа источника также зависит от чувствительной полосы частот сигнала. Современные наземные эксперименты, такие как LIGO и Virgo , чувствительны к гравитационным волнам в диапазоне звуковых частот от 10 до 1000 Гц. В этой полосе наиболее вероятным источником стохастического фона будет астрофизический фон от слияния двойной нейтронной звезды и двойной черной дыры звездной массы.

Обнаружение

11 февраля 2016 года коллаборации LIGO и Virgo объявили о первом прямом обнаружении и наблюдении гравитационных волн, которое состоялось в сентябре 2015 года. В этом случае две черные дыры столкнулись, чтобы произвести обнаруживаемые гравитационные волны. Это первый шаг к потенциальному обнаружению GWB.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки