宇宙の最初の重力波を追跡するための方法が作成されました

ビッグバンの直後、最初の重力波が現れました。原始物質の新しいスープの量子変動に起因する、時空間の構造におけるこれらの最も初期の変動は、宇宙を急速に拡大させた膨張過程によって急速に増幅されました。

約138億年前に発生した元の重力波は、今でも宇宙全体に響き渡っています。しかし、ブラックホールと中性子星の衝突などの最近の出来事によって引き起こされた重力波のノイズによって、彼らは溺れています。

現在、MITの研究者チームは、重力波データに基づいて非常に弱い一次リップル信号を検出する方法を開発しました。それらの結果は、Physical ReviewLettersに公開されています。

重力波は、LIGOやその他の重力波検出器によってほぼ毎日検出されますが、主要な重力信号は、これらの検出器が検出できる信号よりも数桁弱いものです。次世代の検出器は、これらの最も初期の波紋を捕捉するのに十分な感度が期待されています。

次の10年で、より感度の高い機器が利用可能になると、新しい方法を適用して、宇宙の最初の重力波からの隠れた信号を検出できます。次に、これらの原始波の構造と特性は、膨張につながった条件など、初期の宇宙についての手がかりを提供する可能性があります。

一次重力波は拡散一定のハムの形で宇宙に浸透すると考えられており、研究者によれば、これは同じように見えるはずであり、したがって、任意の2つの検出器で相関します。

対照的に、検出器で生成される残りのランダムノイズは、その検出器に固有であり、他の検出器と相関してはなりません。たとえば、近くのトラフィックによって生成されるノイズは、特定の検出器の場所によって異なる必要があります。モデルに応じて天体物理学的ソースを考慮した後、2つの検出器のデータを比較することにより、主要な背景のパラメーターを明らかにすることができます。

研究者らは、最初に400秒の重力波データをシミュレートすることによって新しい方法をテストしました。これらのデータは、ブラックホールのマージなどの天体物理学的ソースを表す波構造とともに散乱しました。彼らはまた、元の重力波の一定のハムと同様に、すべてのデータに信号を注入しました。

次に、そのデータを4秒のセグメントに分割し、各セグメントにメソッドを適用して、ブラックホールのマージと、注入した波形を正確に識別できるかどうかを確認しました。多くのシミュレーション実行にわたって、さまざまな初期条件下でデータの各セグメントを分析した後、彼らは隠された手付かずの背景を正常に取得しました。

「前景と背景の両方を同時に合わせることができたので、受信した背景信号が残りの前景によって汚染されることはありません」と科学者は言います。

彼らは、次世代の高感度検出器が利用可能になったときに、新しい技術を使用して2つの異なる検出器からのデータを相互相関および分析し、一次信号をフィルターで除去できることを望んでいます。その後、科学者は宇宙の歴史を最も早い時期までたどる機会があります。