Onades d'incertesa
El gener d'aquest any, es va informar que l'observatori LIGO va registrar, possiblement el segon esdeveniment de la fusió de dues estrelles de neutrons. Aquesta informació es veu molt bé als mitjans de comunicació, però molts científics comencen a tenir seriosos dubtes sobre la fiabilitat dels descobriments de l'emergent "astronomia d'ones gravitàtiques".
L'abril de 2019, el detector LIGO de Livingston, Louisiana, va detectar una combinació d'objectes situats a uns 520 milions d'anys llum de la Terra. Aquesta observació, feta amb un sol detector, a Hanford, es va desactivar temporalment, i Virgo no va registrar el fenomen, però tanmateix ho va considerar un senyal suficient del fenomen.
Anàlisi del senyal GW190425 va assenyalar la col·lisió d'un sistema binari amb una massa total de 3,3 a 3,7 vegades la massa del Sol (1). Això és clarament més gran que les masses observades habitualment en els sistemes d'estrelles de neutrons binaris de la Via Làctia, que tenen entre 2,5 i 2,9 masses solars. S'ha suggerit que el descobriment pot representar una població d'estrelles de neutrons dobles que no s'havia observat abans. No a tothom li agrada aquesta multiplicació d'éssers més enllà de la necessitat.
1. Visualització de la col·lisió de l'estrella de neutrons GW190425.
El fet és que GW190425 va ser registrat per un sol detector significa que els científics no van poder determinar amb precisió la ubicació, i no hi ha cap rastre d'observació en el rang electromagnètic, com en el cas de GW170817, la primera fusió de dues estrelles de neutrons observada per LIGO (que també és dubtós). , però més sobre això a continuació). És possible que no fossin dues estrelles de neutrons. Potser un dels objectes Forat negre. Potser ho eren tots dos. Però llavors serien forats negres més petits que qualsevol forat negre conegut i s'haurien de reconstruir models per a la formació de forats negres binaris.
Hi ha massa d'aquests models i teories per adaptar-s'hi. O potser "l'astronomia d'ones gravitacionals" començarà a adaptar-se al rigor científic dels antics camps de l'observació espacial?
Massa falsos positius
Alexander Unziker (2), un físic teòric alemany i respectat escriptor científic de divulgació, va escriure a Medium al febrer que, malgrat les grans expectatives, els detectors d'ones gravitacionals LIGO i VIRGO (3) no van mostrar res interessant en un any, excepte falsos positius aleatoris. Segons el científic, això genera seriosos dubtes sobre el mètode utilitzat.
Amb el Premi Nobel de Física 2017 atorgat a Rainer Weiss, Barry K. Barish i Kip S. Thorne, la qüestió de si es podrien detectar les ones gravitacionals semblava que s'havia resolt d'una vegada per totes. La decisió del Comitè Nobel es refereix detecció de senyal extremadament fort GW150914 presentat en una roda de premsa el febrer de 2016, i el ja esmentat senyal GW170817, que es va atribuir a la fusió de dues estrelles de neutrons, ja que altres dos telescopis van registrar un senyal convergent.
Des de llavors, han entrat a l'esquema científic oficial de la física. Els descobriments van provocar respostes entusiastes i s'esperava una nova era en astronomia. Se suposa que les ones gravitacionals eren una "nova finestra" a l'Univers, afegint-se a l'arsenal de telescopis coneguts anteriorment i donant lloc a tipus d'observació completament nous. Molts han comparat aquest descobriment amb el telescopi de Galileu el 1609. Encara més entusiasta va ser l'augment de la sensibilitat dels detectors d'ones gravitacionals. Les esperances de desenes de descobriments i deteccions emocionants durant el cicle d'observació de l'O3 que va començar l'abril del 2019 eren grans. Tanmateix, fins ara, assenyala Unziker, no tenim res.
Per ser precisos, cap dels senyals d'ones gravitacionals registrats durant els últims mesos s'ha verificat de manera independent. En canvi, hi va haver un nombre inexplicablement elevat de falsos positius i senyals, que després es van rebaixar. Quinze esdeveniments van fallar la prova de validació amb altres telescopis. A més, es van eliminar 19 senyals de la prova.
Alguns d'ells es van considerar inicialment molt significatius; per exemple, es va estimar que GW191117j era un esdeveniment amb una probabilitat d'un en 28 milions d'anys, per a GW190822c, un en 5 milions d'anys, i per a GW200108v, 1 entre 100. anys. Tenint en compte que el període d'observació considerat no va ser ni tan sols un any sencer, hi ha molts d'aquests falsos positius. Pot ser que hi hagi alguna cosa malament amb el mètode de senyalització en si, comenta Unziker.
Els criteris per classificar els senyals com a "errors", al seu parer, no són transparents. No és només la seva opinió. La reconeguda física teòrica Sabina Hossenfelder, que ja ha assenyalat deficiències en els mètodes d'anàlisi de dades del detector LIGO, va comentar al seu bloc: "Això em fa mal de cap, gent. Si no saps per què el teu detector capta alguna cosa que no esperes, com pots confiar-hi quan veu el que esperes?
La interpretació d'errors suggereix que no hi ha cap procediment sistemàtic per separar els senyals reals dels altres, a part d'evitar contradiccions flagrants amb altres observacions. Malauradament, fins a 53 casos de "descobriments de candidats" tenen una cosa en comú: ningú, excepte el periodista, ho va notar.
Els mitjans de comunicació tendeixen a celebrar prematurament els descobriments de LIGO/VIRGO. Quan les anàlisis posteriors i les cerques de confirmació fracassen, com ja fa uns quants mesos, no hi ha més entusiasme ni correcció als mitjans. En aquesta etapa menys efectiva, els mitjans no mostren cap interès.
Només una detecció és segura
Segons Unziker, si hem seguit l'evolució de la situació des de l'anunci d'obertura d'alt perfil el 2016, els dubtes actuals no haurien de sorprendre. La primera avaluació independent de les dades va ser realitzada per un equip de l'Institut Niels Bohr de Copenhaguen dirigit per Andrew D. Jackson. La seva anàlisi de les dades va revelar estranyes correlacions en els senyals restants, l'origen de les quals encara no està clar, malgrat les afirmacions de l'equip que totes les anomalies incloses. Els senyals es generen quan les dades en brut (després d'un preprocessament i un filtrat extensos) es comparen amb les anomenades plantilles, és a dir, els senyals esperats teòricament de simulacions numèriques d'ones gravitatòries.
Tanmateix, en analitzar dades, aquest procediment només és adequat quan s'estableix l'existència mateixa del senyal i se'n coneix amb precisió la forma. En cas contrari, l'anàlisi de patrons és una eina enganyosa. Jackson ho va fer molt efectiu durant la presentació, comparant el procediment amb el reconeixement automàtic d'imatges de les matrícules dels cotxes. Sí, no hi ha cap problema amb la lectura precisa d'una imatge borrosa, però només si tots els cotxes que passen a prop tenen matrícules de la mida i l'estil exactes. Tanmateix, si l'algoritme s'aplica a imatges "a la natura", reconeixeria la matrícula de qualsevol objecte brillant amb punts negres. Això és el que Unziker creu que pot passar amb les ones gravitatòries.
3. Xarxa de detectors d'ones gravitacionals al món
Hi havia altres dubtes sobre la metodologia de detecció del senyal. En resposta a les crítiques, el grup de Copenhaguen va desenvolupar un mètode que utilitza característiques purament estadístiques per detectar senyals sense utilitzar patrons. Quan s'aplica, el primer incident de setembre de 2015 encara és clarament visible als resultats, però... fins ara només aquest. Una ona gravitatòria tan forta es pot anomenar "bona sort" poc després del llançament del primer detector, però després de cinc anys, la manca de descobriments confirmats comença a causar preocupació. Si no hi ha cap senyal estadísticament significatiu en els propers deu anys, n'hi haurà primer albirament de GW150915 encara es considera real?
Alguns diran que va ser més tard detecció de GW170817, és a dir, el senyal termonuclear d'una estrella de neutrons binària, coherent amb les observacions instrumentals de raigs gamma i els telescopis òptics. Malauradament, hi ha moltes incoherències: la detecció de LIGO no es va descobrir fins unes quantes hores després que altres telescopis haguessin observat el senyal.
El laboratori VIRGO, llançat només tres dies abans, no va donar cap senyal reconeixible. A més, el mateix dia es va produir una interrupció de la xarxa a LIGO/VIRGO i ESA. Hi havia dubtes sobre la compatibilitat del senyal amb una fusió d'estrelles de neutrons, un senyal òptic molt feble, etc. D'altra banda, molts científics que estudien les ones gravitatòries afirmen que la informació de direcció obtinguda per LIGO era molt més precisa que la informació de els altres dos telescopis, i diuen que la troballa no ha pogut ser casual.
Per a Unziker, és una coincidència força inquietant que les dades tant de GW150914 com de GW170817, els primers esdeveniments d'aquest tipus observats en grans conferències de premsa, s'obtinguessin en circumstàncies "anormals" i no es poguessin reproduir en condicions tècniques molt millors en aquell moment. mesures de sèries llargues.
Això condueix a notícies com una suposada explosió de supernova (que va resultar ser una il·lusió), col·lisió única d'estrelles de neutronsobliga els científics a "repensar anys de saviesa convencional" o fins i tot un forat negre de 70 solars, que l'equip de LIGO va qualificar de confirmació massa precipitada de les seves teories.
Unziker adverteix d'una situació en què l'astronomia d'ones gravitacionals adquirirà una fama infame per proporcionar objectes astronòmics "invisibles" (en cas contrari). Per evitar que això succeeixi, ofereix una major transparència dels mètodes, la publicació de les plantilles utilitzades, els estàndards d'anàlisi i l'establiment d'una data de caducitat per als esdeveniments que no són validats de manera independent.
