¿LIGO tiene un punto ciego?

Si entiendo el principio de funcionamiento de LIGO, detecta distorsiones relativas de los dos brazos perpendiculares. Entonces, si ambos brazos están distorsionados de la misma manera, no se detectará nada.

En particular, cualquier onda que venga en la dirección de 45 grados entre los brazos (en ambos sentidos), o desde arriba o desde abajo, o generalmente en cualquier dirección en el plano de simetría de 45 grados a los brazos, sería completamente invisible, y cualquier cosa cercana a ella sería muy silenciado ya que la distorsión relativa sería mínima.

¿Es eso correcto?

Siempre me pregunté por qué los LIGO no tienen tres brazos, siendo el tercero perpendicular a los otros dos. ¿Quizás los cálculos son demasiado difíciles?
@FlorinGhita: Creo que casi triplicaría el precio, tres pares de rayos láser en lugar de uno. No se trata solo de "agregar un tercer haz", sino de "agregar dos nuevos gravitómetros".
@FlorinGhita porque construir una torre de 4 km y mantener su parte superior exactamente estable y no afectada por el viento y otras perturbaciones con una precisión de menos del diámetro de un protón es un desafío técnico.
@JamesKilfiger: Sin embargo, construir un pozo de mina de 4 km es un trabajo de rutina.
No tan rutinario. Eso sería casi el doble de profundo que la mina Homestake, la más profunda de EE. UU. No se nada de geología, pero si se que un hoyo de 4km no es nada sencillo. Y probablemente tendría poco valor científico
@JamesKilfiger La mina TauTona o Western Deep No.3 Shaft es una mina de oro en Sudáfrica. 3,9 kilómetros. Y el valor estaría en convertirlo en un gravitómetro 3D completo autónomo, pero supongo que ES más fácil simplemente construir otra instalación de superficie lo suficientemente lejos para que la curvatura de la Tierra se active para proporcionar el cambio de plano de operación.

Respuestas (2)

Este documento debería decirle todo lo que necesita saber sobre cómo LIGO observa y localiza las ondas gravitacionales y, en particular, sus puntos ciegos. El siguiente mapa está tomado del documento y muestra la observabilidad del sistema cuando está en la configuración HLV (Hanford-LIGO, Livingston-LIGO y Virgo). Para triangular una fuente por definición, necesita al menos 3 mediciones, por eso se incluye Virgo, aunque los dos detectores LIGO pueden hacer estimaciones muy amplias para la localización de la fuente por sí mismos (a GW150914 se le asignó un cuadro de error de 600 grados cuadrados).

La (x) denota un punto ciego.

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No entiendo cómo responde esto. ¿LIGO tiene un punto ciego? Usted implica que cualquier punto ciego se limita a algunas cruces (qué tan grandes son estos puntos) dibujadas en la superficie de la Tierra en lugar del cielo. Me imagino que los "puntos" ciegos son de hecho áreas significativas en el cielo que dependen del tiempo sideral de la observación. ¿Una respuesta también puede necesitar discutir la polarización de GW?
Lo siento, olvidé mencionar que esta cifra es para la precisión de localización de un sistema binario de estrellas de neutrones de frente. Y las elipses muestran áreas de localización con un 90% de confianza basadas únicamente en la triangulación de tiempo, y las cruces rojas muestran regiones del cielo donde la señal no se detectaría con confianza (es decir, puntos ciegos), este mapa se proyecta en la Tierra para simplificar.
@RobJeffries - La onda gravitacional detectada por las instalaciones de LIGO en el estado de Washington y Luisiana duró solo 0,2 segundos. La señal tenía que ser observada por ambos sitios para calificar como detección. Dado que la señal fue de tan corta duración y dado que los detectores están fijos con respecto a la rotación de la Tierra, los puntos ciegos están necesariamente basados ​​en la Tierra y no en el cielo.
El documento al que se hace referencia puede contener una explicación, pero esta respuesta no explica nada.
Y la imagen que se muestra no está en ese documento y el documento no menciona "puntos ciegos".

Los puntos ciegos son causados ​​por la forma en que funcionan los detectores. Son sensibles a una onda gravitacional (GW) que cambia la longitud de la trayectoria relativa a lo largo de los brazos del interferómetro en ángulo recto entre sí.

Las ondas gravitacionales vienen en dos polarizaciones (más y cruz). Estas polarizaciones provocan expansiones y contracciones perpendiculares alternas en el espacio, pero giran 45 grados entre sí (gráfico de Kalmus 2009 ).

Polarización positiva y cruzada

Una fuente GW normalmente sería una mezcla de ambos. La sensibilidad a cada polarización depende de la orientación de los brazos del interferómetro con respecto a la dirección de la fuente. Por ejemplo, una fuente que esté directamente "sobre la cabeza" solo será detectada en el estado de polarización que se alinea con los brazos y no en el otro, porque haría que las longitudes de los brazos cambiaran en la misma cantidad. por ejemplo, imagine que su detector está alineado con los indicadores de los ejes x e y en la imagen de arriba, luego solo el signo más ( + ) se detectarían ondas polarizadas.

Sin embargo, si las ondas provienen de una fuente en el plano del interferómetro, entonces ninguna polarización causa una diferencia relativa en las longitudes de los brazos si la fuente se encuentra a lo largo de la bisectriz de los dos brazos o a lo largo de una línea equivalente en ángulo recto con esta. Por lo tanto, hay 4 puntos ciegos en el cielo (ver imagen de Hayama & Nishizawa 2012 , que muestra la sensibilidad en función de la posición del interferómetro de Hanford). Tenga en cuenta que si una fuente está perfectamente polarizada (p. ej., un sistema binario de fusión de borde), habrá puntos ciegos adicionales.

Patrón de antena de Hanford

Esta discusión se aplica a cada interferómetro por separado. Los instrumentos de Washington y Luisiana están claramente en diferentes lugares de la superficie de la Tierra, por lo que no operan exactamente en el mismo plano y, por lo tanto, no tienen puntos ciegos idénticos (pero están cerca y la adición de VIRGO en Italia es muy importante) . Sin embargo, si un detector no ve la fuente, eso hace que sea muy difícil imponer restricciones en la posición, ya que depende en gran medida de la medición de las diferencias de tiempo entre las detecciones en los diferentes instrumentos.

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