Virgo se une a LIGO en la búsqueda de ondas gravitacionales

Dibujo20170617 ligo hanford livingston virgo control room

Hoy el detector de ondas gravitacionales Virgo (Italia) ha iniciado su toma de datos junto a los dos detectores de LIGO en Hanford (US-WA) y Livingston (US-LA). Ahora mismo LIGO se encuentra en la fase de pruebas de ingeniería ER11 (Engineering Run 11) justo a la mitad de su segunda toma de datos llamada Run O2. En esta fase ER11 habrá momentos en los que los tres interferómetros tomarán datos de forma simultánea (por ejemplo, GW150914 se observó en la fase ER8 previa al inicio del Run O1).

Se espera que el Run O2 de Advanced LIGO+Virgo tras ER11 tenga una duración de entre tres y cuatro meses, y que varias ondas gravitacionales sean trianguladas por estos tres interferómetros. La noticia en “First Triple Lock of LIGO and VIRGO Interferometers,” LSC News, 17 Jun 2017.

Dibujo20170617 cross-correlation function GW151226 and GW170104 arxiv 1706 04191

En mi opinión, este año se anunciará el Premio Nobel de Física a la detección directa de ondas gravitacionales mediante interferómetros láser. Los físicos estadounidenses Rainer Weiss y Kip S. Thorne, por desgracia Ronald W. P. Drever falleció el pasado 7 de marzo de 2017, recibirán el esperado galardón. Quizás haya un tercero, Barry C. Barish, que les ha acompañado en el Premio Princesa de Asturias de Investigación 2017 (noticia en Agencia SINC). Ahora mismo la Academia Sueca está recabando los primeros informes sobre candidatos al Nobel y pronto seleccionará los dos o tres candidatos definitivos.

Quizás sea pura casualidad, o quizás sea oportunismo, pero varios físicos daneses han publicado en ArXiv un artículo en el que ofrecen dudas sobre la detección directa de ondas gravitacionales. Según estos físicos hay correlaciones sospechosas entre el ruido de las señales de GW150914 observadas en Handford (H) y Livingston (L), ver la figura de abajo, así como entre el ruido de las señales GW151226 y GW170104, ver la figura de arriba. Según estos físicos no se puede descartar aún que las tres ondas gravitacionales observadas no sean debidas a una correlación espuria en el ruido de fondo.

Dibujo20170617 cross-correlation before and after gw150914 arxiv 1706 04191

Los investigadores principales de la Colaboración LIGO+Virgo no quieren hacer ningún comentario oficial sobre este asunto. Otros miembros de la colaboración afirman que esto ya se analizó dentro de la colaboración y se descartó, así que no les preocupa. Nos lo cuenta Sabine Hossenfelder, “Was It All Just Noise? Independent Analysis Casts Doubt On LIGO’s Detections,” Starts With A Bang, 16 Jun 2017. El artículo es James Creswell, Sebastian von Hausegger, …, Pavel Naselsky, “On the time lags of the LIGO signals,” arXiv:1706.04191 [astro-ph.IM].

Por supuesto, si estas dudas alcanzan a la Academia Sueca podría ser un duro varapalo para la candidatura de Weiss y Thorne al Premio Nobel de Física de 2017. En mi opinión, las dudas de estos físicos daneses son pobres. Como las ondas gravitacionales observadas tienen una gran relación señal/ruido, la propia señal introduce correlaciones en el ruido de fondo, que se extrae una vez se aplica un modelo teórico a la señal. Por tanto, el análisis realizado está sesgado en su base.

En mi opinión, no soy experto, este tipo de correlación es algo esperable y solo sería preocupante si se observara en los datos en regiones muy alejadas de donde se observa una señal gravitacional. En la propia Colaboración LIGO+Virgo habrán realizado estos análisis en dichas regiones (realmente son muy sencillos de hacer) y sabrán si se observan o no dichas correlaciones. Si no han dicho nada, con total seguridad, no se observan (que no trascienda algo así en una colaboración con más de 1000 científicos raya lo imposible). Así que no hay que preocuparse. Las señales GW150914, GW151226 y GW170104 son todo lo firmes que deben ser.

[PS 19 Jun 2017] Ian Harry, miembro de la colaboración LIGO, responde a los autores sobre la correlación observada en el blog de Sean Carroll, “A Response to “On the time lags of the LIGO signals” (Guest Post),” 18 Jun 2017. La causa de estas correlaciones es el uso inapropiado de la transformada de Fourier en una señal de longitud finita sin un filtro apropiado. Harry nos presenta un código en Python que se puede aplicar a los datos de LIGO mostrando la correlación observada, pero que también la muestra cuando se aplica a datos generados de forma aleatoria. Para la búsqueda rigurosa de estas correlaciones, Harry recomienda el uso de la transformada de Fourier enventanada, o el uso de ondículas (wavelets); en ambos casos la supuesta correlación no se observa. Próximamente aparecerá en ArXiv un artículo con una respuesta oficial de LIGO sobre este asunto en estos términos.

10 Comentarios

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notengoniideanotengoniidea

¿Y si esas correlaciones se presentaran en regiones donde no se detectase ninguna señal, a qué podrían ser debidas?

Porque por mucho que sea ruido, la correlación debe ser causada por algo que se desplace a la velocidad de la luz y no se me ocurren muchas opciones.

¿Neutrinos, la red eléctrica, la Luna, movimientos de masa solar?

Entiendo que si fuera el caso, es decir, que hubiera correlaciones entre el ruido de ambos detectores en zonas donde no se detecta señal, algo está detectando, en cualquier caso y no parece que se algo muy “normal”.

Francisco R. Villatoro

No tengo ni idea, NoTengoNiIdea, o mejor dicho, no deberían existir dichas correlaciones entre dos interferómetros tan alejados; la única causa posible son errores sistemáticos en el método de análisis, que es el mismo. Esto “cantaría” mucho en los análisis y habría sido observado por la colaboración LIGO+Virgo desde hace unos veinte años. Si no ha sido así significa que no existen.

Horacio GHoracio G

Alguien podría ampliar el concepto que se vierte en : ” la propia señal introduce correlaciones en el ruido de fondo”
Gracias.

Francisco R. Villatoro

Horacio, en LIGO se considera señal si la relación señal-ruido SNR > 10; como es obvio, antes de que la señal alcance dicho valor hay SNR > 1 que introduce correlaciones en el ruido (porque dicho ruido tiene cierta componente de señal). Y después también. A eso me refiero con mi comentario.

DjmaxDjmax

Supongo que eres consciente de que la respuesta de Ian Harry al artículo(sea la explicacion o no del resultado de Jackson et al.) no tiene nada que ver con la justificacion que escribiste sin demasiado sentido(aunque advertías de que no eras experto en el tema) acerca de la contaminación del ruido por la señal.

Lo que se muestra en el artículo crítico con Ligo es que la señal completa (sin diferenciar señal GW y ruido) en la ventana de tiempo alrededor del evento muestra correlación no gaussiana de su fase, y que esta correlación tiene un desfase de 7 milisegundos, por tanto no habría forma de entresacar una señal con forma de onda gravitacional salvo usando las plantillas tras un procedimiento de filtrado llamado whitening, que randomiza el ruido. Pero esto presupone de entrada una separacion entre lo que es señal y lo que es ruido predeterminada, es decir asumiendo de entrada lo que uno debería ver y aplicando los filtros pertinentes, lo cual en un experimento que pretende probr la detección de algo por primera vez introduce un inmenso sesgo.

Lo que hace el equipo de Jackson es prescindir de este filtro a priori. Y poner el acento en que alguien debería explicar en primer lugar por qué la señal en crudo(ruido+supuesta onda gravitacional) tiene esta correlación, y si la tiene como se puede distinguir ahí una forma de onda gravitacional al margen del resto de la señal correlacionada

ErasmusErasmus

Un par de preguntas Francis, ¿se sabe para cuando se publicarán los resultados de las observaciones de la triangulación de los Detectores Virgo / Hanford / Livingston? y de realizarse durante este año, (y de ser estos, positivos en la detección de ondas gravitacionales) ¿serian necesarias mas verificaciones para el otorgamiento del Nobel? o dicho de otro modo, ¿serán estos resultados definitivos en la comprobación de su existencia o requerirán mas comprobaciones en los años próximos? ¿en que momento se pasara a la etapa del estudio de las ondas – una vez corroborada su existencia?

Francisco R. Villatoro

Erasmus, unos 6 meses después de la detección, luego entre diciembre de este año y marzo del siguiente. En mi opinión, el Nobel caerá este año gracias a las ondas observadas en 2016 (siendo poco influyente la de este año). Las nominaciones acumuladas son suficientes y el trabajo de los últimos 30 años avala que las detecciones son firmes. Ningún experto que sea consultado dudará. Luego el Nobel caerá seguro.

Se trata de mi opinión, que ya expresé en el verano de 2016 y que mantengo. Por supuesto, puedo errar.

GroovyGroovy

No hay que llamarse a engaño, la detección de las ondas gravitacionales no es tarea sencilla y, de hecho, constituye mérito de los tecnólogos que se detecten. Estamos en la prehistoria de una tecnología que tiene mucho recorrido por delante. Un vistazo al pasado cercano conduce a un físico e ingeniero controvertido, Joseph Weber (1919-2000), que diseñó varios dispositivos para detectar las ondas. Al parecer, lo que impulsó a Weber a crear sus aparatos fue un experimento mental que Hermann Bondi ideó para detectar las ondas gravitacionales, Bondi fue uno de los autores de la teoría estacionaria junto con Gold y Hoyle. Pese a que Weber aseguró haber detectado ondas cuyo origen situaba en el centro de la galaxia, sus medidas no pudieron reproducirse. Weber fue una figura importante en este campo y su investigación, aun con limitaciones, ocupa un lugar pionero en la tecnología de las ondas de la gravedad.

http://www.sciencemag.org/news/2016/...ional-waves

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