Frecuencia y amplitud de los tres eventos de ondas gravitacionales en LIGO

Estaba leyendo el artículo Binary Black Hole Mergers in the First Advanced LIGO Observing Run de LIGO/VIRGO y tengo dos preguntas sobre las frecuencias y las amplitudes de los tres eventos de ondas gravitacionales.

La pregunta surge de la figura 1 en el artículo:ingrese la descripción de la imagen aquí

Según tengo entendido, el eje y muestra la tensión (que corresponde a la amplitud de la GW). El eje x de la izquierda es la frecuencia de la modulación y el de la derecha es el tiempo.

  1. En la imagen de la derecha (y explicada en los artículos de GW), se ve que la onda gravitacional aumenta tanto en frecuencia como en amplitud antes de la fusión. Por lo tanto, esperaría en la imagen de la izquierda que las bandas de frecuencia de amplitud indicadas para los tres eventos aumenten con el aumento de la frecuencia. Sin embargo, muestra que la tensión de las bandas disminuye al aumentar la frecuencia. ¿Por qué es así?

  2. Los tres eventos parecen estar significativamente por encima del ruido incluso por debajo de 30 Hz, como se puede ver en el gráfico de la izquierda. En mi imagen ingenua, para GW150914 eso podría conducir a una señal mucho más larga. ¿Por qué analizan las ondas solo por encima de 30Hz (derecha)?

Respuestas (1)

Buena pregunta, me hizo preguntar también.

Pero es relativamente sencillo. Sobre tu pregunta 1

  1. el gráfico de la izquierda es la potencia total (o realmente la raíz cuadrada de eso para simplemente trazar la amplitud y en una escala de tensión) en cada frecuencia. Incluye toda la potencia de la señal en esa frecuencia, aunque fuera en diferentes momentos. Las formas de onda pasaron más tiempo (más ciclos), a frecuencias más bajas, es por eso que se ve de esa manera: el poder en las energías más bajas integró el poder durante un período de tiempo más largo. Ese es el problema con los gráficos de frecuencia/amplificación, una frecuencia puede incluir períodos de tiempo más largos. Por ejemplo, en la última detección de GW 151226, las frecuencias más bajas de alrededor de 30 Hz continuaron (sí, aumentando lentamente) durante aproximadamente un segundo. Lo explican, en la cita a continuación del pdf del documento, en el siguiente párrafo después de la Fig. 1 (las negritas son mías para la oración relevante). Realmente le gustaría ver una trama en 3D,https://www.mathworks.com/help/signal/examples/practical-introduction-to-time-frequency-analysis.html?requestedDomain=www.mathworks.com

ingrese la descripción de la imagen aquí

Del pdf al que nos refirió, en http://journals.aps.org/prx/pdf/10.1103/PhysRevX.6.041015 "La amplitud de la señal es máxima en la fusión, después de lo cual decae rápidamente como el agujero negro final suena hasta el equilibrio. En el dominio de la frecuencia, la amplitud disminuye con la frecuencia durante la inspiración, ya que la señal pasa una mayor cantidad de ciclos a frecuencias más bajas. Esto es seguido por una caída más lenta durante la fusión y luego una disminución pronunciada durante la caída.

  1. En su segunda pregunta, ningún GW150914 tiene una SNR de 0 dB a 20 Hz, y mejor a 30 Hz (a 30 parece aproximadamente 3x 10 − 22 a 30, simplemente leyendo el gráfico), por lo que SNR de aproximadamente 3 2 o alrededor de 10 dB, por lo que apenas detectable. A 20 Hz era demasiado bajo. Ampliarán el límite inferior en ejecuciones posteriores, según tengo entendido.
Gracias Bob, OK es el poder integrado. Eso explica claramente ambas preguntas: genial. Lo último que me pregunto es por qué esa métrica es interesante, en contraste con la frecuencia/amplitud. ¿Tiene alguna idea?
No estoy seguro que quieres decir. Pero si te refieres al gráfico de la izquierda, todavía te permite obtener snr en cada frecuencia. Es la potencia a esa frecuencia. Supongo que podrían haberlo configurado para que el eje vertical sea por unidad de frecuencia, tal vez podrían haber visto más detalles en la frecuencia más alta, pero no estoy seguro de si verían más, si tuvieras matlab podrías intentarlo. para entrar en los detalles del análisis
Para agregarlo, hacen un filtrado coincidente para alguna detección (basada en patrones), pero no sé su tiempo de integración o BW. La otra detección es ciega, y la snr necesaria también dependerá de los parámetros. Para la detección de 150914, publicaron en su artículo muchos detalles específicos.
Por cierto, en su. Papel, también muestran un gráfico de frecuencia de tiempo con color para la amplitud, y puedes ver el chirrido, en el caso de GW es un chirrido ascendente
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