Naturaleza esperada de los datos de LISA; ¿Será más como un bosque de picos estáticos o como una serie de eventos individuales?

La respuesta clara de @RobJeffries a ¿Qué cosas "LIGO puede ver cosas que LISA no puede" y viceversa? explica que la antena espacial del interferómetro láser o LISA solo será sensible a las ondas gravitacionales con frecuencias por debajo de 1 Hz y, por lo tanto, será sensible a objetos que giran mucho más lentamente que los que registra LIGO.

Los GW de baja frecuencia solo se pueden ver con LISA. Esto incluiría sistemas binarios estelares con períodos orbitales de más de 10 segundos, fusionando agujeros negros supermasivos y tal vez GW del Big Bang.

Esto puede incluir señales "similares a eventos", por ejemplo (posiblemente) una fusión de dos agujeros negros supermasivos que tienen un diámetro tan grande que incluso durante la fusión su frecuencia orbital es inferior a 1 Hz, pero también puede incluir señales de la rotación de cuerpos que aún no están en contacto pero que están perdiendo lentamente el momento angular a través de la radiación GW continua. Si bien estos serían mucho más débiles, proporcionarían un pico muy estable y muy estrecho en un espectrograma con una deriva extremadamente lenta, por lo que podría acumular datos durante años para sacarlos del ruido.

Si bien los eventos detectados por LIGO han durado del orden de 1 segundo o menos, parece posible que LISA pueda registrar radiación GW continua de una gran cantidad de pares al mismo tiempo, ya que la "vida útil" podría ser años o milenios. que segundos, siempre que la sensibilidad a estas señales más débiles sea suficiente.

Pregunta: ¿Cuál es la naturaleza esperada de los datos de LISA; ¿Será más como un bosque de picos bastante estáticos o que se mueven lentamente en el espacio de frecuencias, o como una serie de eventos individuales? Presumiblemente, esto ha sido modelado en base a algunas predicciones del número de diferentes tipos de pares en varias separaciones que se espera encontrar cerca.

Respuestas (1)

Los datos de LISA serán muy diferentes a los de LIGO. Por lo general, "verá" muchas fuentes al mismo tiempo. Lo más destacado:

  • Fusiones de pares de agujeros negros supermasivos . Estos serán muy parecidos a una versión escalada de los eventos que ve LIGO (aunque probablemente haya más variación en la relación de masa y la excentricidad). Sin embargo, serán mucho más fuertes (SNR> 1000) que cualquier evento visto por LIGO. Entrarán (potencialmente) en la banda de sensibilidad de LISA meses antes de la fusión. Las tasas de eventos son inciertas con estimaciones que van desde unos pocos hasta cientos por año. Dependiendo de la naturaleza de esta tasa, es posible que obtengamos muchas señales superpuestas.
  • Binarias anchas Estas son binarias de objetos compactos (principalmente enanas blancas) que están lejos de fusionarse. Evolucionan muy lentamente y, por lo tanto, se mostrarán principalmente como señales continuas casi monocromáticas. Habrá miles de tales señales "visibles" en cualquier momento.
  • Ha habido alguna sugerencia de que LISA puede ver las etapas anteriores de GW150914 como eventos meses o años antes de la fusión. Sin embargo, las limitaciones de diseño actuales hacen que esto sea algo poco probable.
  • Espirales de relación de masa extrema Estas son fusiones de objetos compactos de masa estelar con un agujero negro supermasivo. Debido a la relación de masa muy pequeña, su evolución es muy pequeña, lo que significa que estarán en la banda de sensibilidad LISA años antes de la fusión. Su tasa de eventos es aún más incierta que la de las fusiones supermasivas de BH con estimaciones que van de 1 a 1000 por año. Con toda probabilidad, estas señales se superpondrán.

En consecuencia, LISA observará miles de fuentes al mismo tiempo, lo que supondrá un desafío importante para el análisis de datos.

+1¡Hermoso! Gracias por la respuesta concisa pero completa. "... miles de fuentes en cualquier momento". Entonces podemos suponer que usarán más de 1024 muestras en sus FFT ;-)