Astronomie

„Wer hat zuerst die Verschmelzung von Neutronensternen gesehen“? Wie war der Ablauf? (GRB/GW170817)

„Wer hat zuerst die Verschmelzung von Neutronensternen gesehen“? Wie war der Ablauf? (GRB/GW170817)

Ich versuche, Multi-Messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger zu lesen, den "cast of Tausende" OPEN Access ApJ-Brief 848:L12 (59pp), 20. Oktober 2017 https://doi.org/10.3847/2041-8213/ aa91c9 und erhalten Sie ein Gefühl für die Abfolge der Ereignisse, die stattfanden, als die Gravitationswellen und der Gammastrahlenausbruch gegen 12:41 UTC 2017-Aug-17 die Erde erreichten.

An der ersten Erkennung und Richtungsbestimmung scheinen fünf Instrumente beteiligt zu sein; LIGO-Hanford und LIGO-Livingston, VIRGO, Fermi-GBM und INTEGRAL. Die ersten drei sind Gravitationswellendetektoren und die letzten beiden sind Gammastrahlenteleskope in der Erdumlaufbahn. Abbildung 2 des Papiers (von dem ein Teil unten gezeigt wird) bietet eine dicht gepackte Infografik der frühen Beobachtungen. Oben links ist ein Einschub zu sehen, der sich von zwölf Sekunden vor der Verschmelzung während des Frequenzanstiegs der Gravitationswelle (GW) bis zu sechs Sekunden danach erstreckt, wo der Großteil des Gammastrahlenausbruchs (GRB) detektiert wird.

Irgendwie setzte die Kombination von GW und GRB eine Abfolge von Ereignissen in Gang, die eine weltweite Beobachtungskampagne auslöste, um das Ereignis im gesamten verbleibenden elektromagnetischen Spektrum von Radio über sichtbares und UV bis hin zu Röntgenstrahlen zu suchen. Neutrino-Datenströme wurden ebenfalls überprüft.

Frage: Ich möchte nach dem Ablauf der Ereignisse, den Warnungen und der schnellen automatischen und manuellen Analyse der GW- und GRB-Daten fragen, die die Warnungen ausgelöst haben. Welcher Detektor oder welche Kombination hat das Ereignis zuerst als eine Art markiertes Ereignis "gesehen"? Hat das eine eine schnelle Analyse des anderen ausgelöst? Waren diese automatisierten Warnungen eine Software, die eine erneute Analyse veranlasste, oder eine SMS-Textnachricht an Tausende von Mobiltelefonen, die alle dazu veranlasste, sich an ihren Arbeitsplatz zu setzen?


unten: Abbildung 2 (teilweise) zeigt die Zeitachse Sekunden vorher und Stunden und Tage danach (logarithmische Skala). Die GW- und GRB-Daten wurden verwendet (siehe Abbildung 1), um die Suche für den Rest der elektromagnetischen Suche zu starten.

unten: Abbildung 1 zeigt die Lokalisierungen verschiedener Sets von GW- und GRB-Detektoren.


Der anfängliche Fermi-Trigger ist hier zu finden, und die folgende Sequenz von Warnungen, die von der LIGO Scientific Collaboration/Virgo Collaboration (LVC) und verschiedenen elektromagnetischen Beobachtern im Anschluss an das Ereignis gesendet wurden, finden Sie hier im GCN-Rundschreibenarchiv. Dies gibt nicht ganz die ganze Geschichte der Zeitleiste der Ereignisse wieder, ist aber ein guter Anfang und das verlinkte "Multimessenger" -Papier ist ziemlich umfassend, um die vollständige Geschichte zu erzählen.

Wie in der Abbildung gezeigt, traf das Signal zuerst in den Gravitationswellendetektoren ein, wobei Gammastrahlen etwa 1,7 Sekunden nach der beobachteten Verschmelzungszeit bei Fermi und INTEGRAL eintrafen. Die Online-Analysesoftware an Bord von Fermi war jedoch am schnellsten bei der Erkennung des Bursts und der Generierung eines automatisierten Triggers nur 14 Sekunden nach Eintreffen des Signals (ich weiß nicht mehr über die internen Details der Fermi-Triggerung, wie die Warnungen an Personen verschickt werden oder welche nachträglichen manuellen Eingriffe erforderlich sind). Innerhalb von etwas mehr als 7 Minuten hatte die automatisierte Online-Software zur Suche nach Gravitationswellensignalen unter Verwendung kompakter binärer Koaleszenzvorlagen (siehe diesen Artikel und diesen Artikel) einen Kandidaten erzeugt, der nur die Daten des LIGO Hanford-Detektors verwendet (LIGO Livingston-Daten wurden automatisch von die Software aufgrund eines Fehlers [Abbildung 2 dieses Papiers], und die Virgo-Daten hatten sich noch nicht an den Ort verbreitet, an dem die Analyse durchgeführt wurde) - dies benachrichtigte automatisch (per E-Mail oder Text) eine Reihe von Personen im LVC dass etwas Interessantes passiert war. Weniger als 10 Sekunden nach der Aufnahme des Gravitationswellenkandidaten bemerkte ein automatisierter Code namens RAVEN (siehe z. B. Abschnitt 4.1 dieses Papiers) die zeitliche Koinzidenz zwischen dem Fermi-Trigger und dem Gravitationswellenkandidaten. Nachdem sie über den Gravitationswellen-Trigger informiert worden waren, initiierten verschiedene Leute innerhalb des LVC eine Telefonkonferenz und begannen manuell, die Daten zu betrachten und sahen das offensichtliche zirp-ähnliche Signal in Zeit-Frequenz-Darstellungen der Daten. Ungefähr 33 Minuten nach dem Auslösen der Gravitationswelle und 40 Minuten nach dem Eintreffen des Signals wurde beschlossen (Beteiligte waren beteiligt), eine Ankündigung (der erste Eintrag in der GCN-Liste hier) herauszugeben, dass es einen gemeinsamen Fermi-Gammablitzauslöser gab und Auslöser der Gravitationswelle.

Zu den Signalankunftszeiten an den verschiedenen Gravitationswellendetektoren: Es kam zuerst bei Virgo an, gefolgt vom LIGO Livingston-Detektor und schließlich beim LIGO Hanford-Detektor.


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Was erzeugt Gravitationswellen mit “Perioden zwischen etwa 100 - 8000 Sekunden”?

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Die Ulysses-Mission hat eine fesselnde Geschichte. Ich wurde zum Jupiter geschickt, um einen Gravitationsassistenten durchzuführen, der ihn aus der Ebene der Ekliptik herausschießt, um über den Nord- und Südpol der Sonne zu fliegen, um "schnelle Breitengrad-Scans" durchzuführen. Aufgrund seines Designs wurde es für mehrere wichtige wissenschaftliche Studien verwendet.

Ulysses enthielt ein Paar kohärenter Transponder, die Signale von der Erde empfingen, mit Hilfe von Phasenregelschleifen kohärent in der Frequenz verschoben und sie sofort mit zwei verschiedenen Frequenzen zur Erde zurückbeamen.

Aus dem Bericht der ESA über das Ulysses Gravitational Wave Experiment:


Beim Doppler-Tracking-Verfahren von Raumfahrzeugen bilden die Erde und das Raumfahrzeug die beiden Objekte, deren zeitlich veränderlicher Abstand überwacht wird, um eine vorbeiziehende Gravitationswelle zu detektieren. Die Überwachung erfolgt durch hochpräzises Doppler-Tracking, bei dem ein Mikrowellen-Funksignal konstanter Frequenz (S-Band) von der Erde zum Raumfahrzeug (Uplink) übertragen wird, das Signal am Raumfahrzeug übertragen (empfangen und kohärent verstärkt) und dann gesendet wird zurück zur Erde (Downlink) in S- und X-Band-Signalen. Dieser Dualfrequenz-Downlink ist erforderlich, um die interplanetaren Medien zu kalibrieren, die die beiden Frequenzbänder unterschiedlich beeinflussen. Das Downlink-Signal wird auf der Erde aufgezeichnet und seine Frequenz wird mit der konstanten Uplink-Frequenz f0 verglichen, um das Doppler-Signal δf/f0 zu extrahieren.


Weiter heißt es im Artikel:


Da die optimale Größe eines Gravitationswellendetektors die Wellenlänge ist, werden interplanetare Dimensionen benötigt, um Gravitationswellen im mHz-Bereich zu detektieren. Das Doppler-Tracking von Ulysses ermöglicht eine empfindliche Erkennung von Gravitationswellen in diesem Niederfrequenzband. Die treibende Geräuschquelle sind die Schwankungen des Brechungsindex von interplanetarem Plasma. Dies bestimmt den Zeitpunkt des Experiments in der Nähe der Sonnenopposition und setzt die Zielgenauigkeit für die fraktionale Frequenzänderung auf 3,0 × 10-14 für Integrationszeiten in der Größenordnung von 1000 Sekunden.

Ziel der Gravitationswellenuntersuchung auf Ulysses ist die Suche nach niederfrequenten Gravitationswellen, die das Sonnensystem durchqueren. Wegen der großen Entfernung zum Raumschiff diese Methode ist am empfindlichsten für Wellenperioden zwischen etwa 100 - 8000 Sekunden, ein Band, das für bodengestützte Experimente, die für Perioden unter 1 Sekunde überlegen sind, nicht zugänglich ist.


Sie können mehr über Ulysses in Ulysses von eoPortal lesen, wo ich sowohl den obigen als auch den folgenden Link gefunden habe:

B. Bertotti, R. Ambrosini, SW Asmar, JP Brenkle, G. Comoretto, G. Giampieri, L. Iess, A. Messeri, HD Wahlquist, “The gravitational wave experiment,” Astronomy and Astrophysics Supplement Series, Ulysses Sonderausgabe Instrumente, Bd. 92, Nr. 2, S. 431-440, Jan. 1992

Frage: Was erzeugt Gravitationswellen mit "Perioden zwischen etwa 100 - 8000 Sekunden"?

Die Ulysses-Mission hat eine fesselnde Geschichte. Ich wurde zum Jupiter geschickt, um einen Gravitationsassistenten durchzuführen, der ihn aus der Ebene der Ekliptik herausschießt, um über den Nord- und Südpol der Sonne zu fliegen, um "schnelle Breitengrad-Scans" durchzuführen. Aufgrund seines Designs wurde es für mehrere wichtige wissenschaftliche Studien verwendet.

Ulysses enthielt ein Paar kohärenter Transponder, die Signale von der Erde empfingen, mit Hilfe von Phasenregelschleifen kohärent in der Frequenz verschoben und sie sofort mit zwei verschiedenen Frequenzen zur Erde zurückbeamen.

Aus dem Bericht der ESA über das Ulysses Gravitational Wave Experiment:


Beim Doppler-Tracking-Verfahren von Raumfahrzeugen bilden die Erde und das Raumfahrzeug die beiden Objekte, deren zeitlich veränderlicher Abstand überwacht wird, um eine vorbeiziehende Gravitationswelle zu detektieren. Die Überwachung erfolgt durch hochpräzises Doppler-Tracking, bei dem ein Mikrowellen-Funksignal konstanter Frequenz (S-Band) von der Erde zum Raumfahrzeug (Uplink) übertragen wird, das Signal am Raumfahrzeug übertragen (empfangen und kohärent verstärkt) und dann gesendet wird zurück zur Erde (Downlink) in S- und X-Band-Signalen. Dieser Dualfrequenz-Downlink ist erforderlich, um die interplanetaren Medien zu kalibrieren, die die beiden Frequenzbänder unterschiedlich beeinflussen. Das Downlink-Signal wird auf der Erde aufgezeichnet und seine Frequenz wird mit der konstanten Uplink-Frequenz f0 verglichen, um das Doppler-Signal δf/f0 zu extrahieren.


Weiter heißt es im Artikel:


Da die optimale Größe eines Gravitationswellendetektors die Wellenlänge ist, werden interplanetare Dimensionen benötigt, um Gravitationswellen im mHz-Bereich zu detektieren. Das Doppler-Tracking von Ulysses ermöglicht eine empfindliche Erkennung von Gravitationswellen in diesem Niederfrequenzband. Die treibende Geräuschquelle sind die Schwankungen des Brechungsindex von interplanetarem Plasma. Dies bestimmt den Zeitpunkt des Experiments in der Nähe der Sonnenopposition und setzt die Zielgenauigkeit für die fraktionale Frequenzänderung auf 3,0 × 10-14 für Integrationszeiten in der Größenordnung von 1000 Sekunden.

Ziel der Gravitationswellenuntersuchung auf Ulysses ist die Suche nach niederfrequenten Gravitationswellen, die das Sonnensystem durchqueren. Wegen der großen Entfernung zum Raumschiff diese Methode ist am empfindlichsten für Wellenperioden zwischen etwa 100 - 8000 Sekunden, ein Band, das für bodengestützte Experimente, die für Perioden unter 1 Sekunde überlegen sind, nicht zugänglich ist.


Sie können mehr über Ulysses in Ulysses von eoPortal lesen, wo ich sowohl den obigen als auch den folgenden Link gefunden habe:

B. Bertotti, R. Ambrosini, SW Asmar, JP Brenkle, G. Comoretto, G. Giampieri, L. Iess, A. Messeri, HD Wahlquist, “The gravitational wave experiment,” Astronomy and Astrophysics Supplement Series, Ulysses Sonderausgabe Instrumente, Bd. 92, Nr. 2, S. 431-440, Jan. 1992

Frage: Was erzeugt Gravitationswellen mit "Perioden zwischen etwa 100 - 8000 Sekunden"?

Die Ulysses-Mission hat eine fesselnde Geschichte. Ich wurde zum Jupiter geschickt, um einen Gravitationsassistenten durchzuführen, der ihn aus der Ebene der Ekliptik herausschießt, um über den Nord- und Südpol der Sonne zu fliegen, um "schnelle Breitengrad-Scans" durchzuführen. Aufgrund seines Designs wurde es für mehrere wichtige wissenschaftliche Studien verwendet.

Ulysses enthielt ein Paar kohärenter Transponder, die Signale von der Erde empfingen, mit Hilfe von Phasenregelschleifen kohärent in der Frequenz verschoben und sie sofort mit zwei verschiedenen Frequenzen zur Erde zurückbeamen.

Aus dem Bericht der ESA über das Ulysses Gravitational Wave Experiment:


Beim Doppler-Tracking-Verfahren von Raumfahrzeugen bilden die Erde und das Raumfahrzeug die beiden Objekte, deren zeitlich veränderlicher Abstand überwacht wird, um eine vorbeiziehende Gravitationswelle zu detektieren. Die Überwachung erfolgt durch hochpräzises Doppler-Tracking, bei dem ein Mikrowellen-Funksignal konstanter Frequenz (S-Band) von der Erde zum Raumfahrzeug (Uplink) übertragen wird, das Signal am Raumfahrzeug übertragen (empfangen und kohärent verstärkt) und dann gesendet wird zurück zur Erde (Downlink) in S- und X-Band-Signalen. Dieser Dualfrequenz-Downlink ist erforderlich, um die interplanetaren Medien zu kalibrieren, die die beiden Frequenzbänder unterschiedlich beeinflussen. Das Downlink-Signal wird auf der Erde aufgezeichnet und seine Frequenz wird mit der konstanten Uplink-Frequenz f0 verglichen, um das Doppler-Signal δf/f0 zu extrahieren.


Weiter heißt es im Artikel:


Da die optimale Größe eines Gravitationswellendetektors die Wellenlänge ist, werden interplanetare Dimensionen benötigt, um Gravitationswellen im mHz-Bereich zu detektieren. Das Doppler-Tracking von Ulysses ermöglicht eine empfindliche Erkennung von Gravitationswellen in diesem Niederfrequenzband. Die treibende Geräuschquelle sind die Schwankungen des Brechungsindex von interplanetarem Plasma. Dies bestimmt den Zeitpunkt des Experiments in der Nähe der Sonnenopposition und setzt die Zielgenauigkeit für die fraktionale Frequenzänderung auf 3,0 × 10-14 für Integrationszeiten in der Größenordnung von 1000 Sekunden.

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B. Bertotti, R. Ambrosini, SW Asmar, JP Brenkle, G. Comoretto, G. Giampieri, L. Iess, A. Messeri, HD Wahlquist, “The gravitational wave experiment,” Astronomy and Astrophysics Supplement Series, Ulysses Sonderausgabe Instrumente, Bd. 92, Nr. 2, S. 431-440, Jan. 1992

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B. Bertotti, R. Ambrosini, SW Asmar, JP Brenkle, G. Comoretto, G. Giampieri, L. Iess, A. Messeri, HD Wahlquist, “The gravitational wave experiment,” Astronomy and Astrophysics Supplement Series, Ulysses Sonderausgabe Instrumente, Bd. 92, Nr. 2, S. 431-440, Jan. 1992

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Schau das Video: NCSA Numerical Relativity Simulation of GW170817 (Dezember 2021).