Nejčastější otázky

Víme, že gravitační vlny, o kterých vědci předpokládají, že je můžeme zachytit, pocházejí z extrémně energetických událostí ve vesmíru jako např. z binárních (dvojhvězdných) systémů, pulzarů a supernov. Pátrá projekt Einstein@home po gravitačních vlnách z některého konkrétního z těchto zdrojů?

Projekt LIGO pátrá po všech těchto zdrojích a některých dalších, ale Einstein@home je „celooblohové hledání pulzarů“, jak je možné vidět v záhlaví každé pracovní jednotky na internetu. Není to pátrání po známých pulzarech, jejichž polohy vidíme na spořiči obrazovky. Je to systematické prohledávání oblohy, jedna poloha za druhou, a hledá se jakákoli periodická gravitační vlna, která by odtud přicházela. Musíme to dělat pro každou polohu, protože frekvenční posun (Dopplerův posun) ovlivňovaný pohybem Země se liší pro různé pozice na obloze. Potom máme doplňkový Dopplerovský posun u dvojhvězd způsobený orbitálním pohybem složek, ale současná aplikace Einstein@Home pátrá jen po izolovaných pulzarech.

Většina vašeho výpočetního výkonu je spotřebována na Fourierovu transformaci. To je metoda, jak se dívat na časovou řadu jako součet sinusových vln při různých frekvencích*. Signály pulzaru budou mít po odstranění Dopplerova posunu téměř tvar sinusoidy, takže je Fourierova transformace zjistí celkem snadno. Fourierovy transformace jsou numericky velmi efektivní, ale v celooblohovém průzkumu jich musí být provedeno nesmírné množství. A to je důvod, proč Einstein@Home provádí tento konkrétní druh výzkumu a ne vyhledávání známých pulzarů, což může být provedeno docela rychle na jediném počítači.

Později můžeme pomocí aplikace Einstein@Home provádět některá jiná vyhledávání, ale shodli jsme se, že průzkum, který provádíme, je (alespoň prozatím) nejvhodnější, protože (1) vyžaduje největší výpočetní výkon a proto nejlépe využívá té enormní síly, kterou poskytujete, (2) lidi by začalo rychle zajímat něco jiného, než pulzary, které jsou vidět už léta na radiových vlnách, x-paprscích, a pod. A já si myslím, že (3) víme, kde radiové pulzary jsou, ale dříve neobjevený pulzar (jehož radiový paprsek nemíří k Zemi) může být mnohem blíž, a proto může být mnohem silnějším zdrojem gravitačních vln. Naše dlouhodobé cíle si stanovujeme podle zdrojů, které už známe, ale doufáme, že přijde nějaké milé překvapení.

*Pokus autora překladu o konkrétní příklad:
Každý víme, že různé barvy pohlcují různě tepelné záření (neplést s teplem, což je stav vnitřní kinetické energie molekul). Tepelné záření je forma elektromagnetického záření, podobně jako světlo, sinusového charakteru s tím rozdílem, že oproti světlu tepelné záření neumíme vnímat (má nižší frekvenci a tím pádem větší vlnovou délku než světlo). Stejně tak jako různé barvy (látky) absorbují toto záření v různé míře (černá nejvíce, bílá nejméně) tak můžeme sledovat jen jednu barvu jak se chová při průchodu tohoto záření ale vždy při jiné frekvenci. Prakticky to vypadá tak, že vezmeme vzorek pustíme do něj infračervené (IČ) neboli tepelné záření a změříme stavy před a po průchodu vzorkem. Pak toto záření malinko změníme např. o 1 Hz s uděláme to stejné. Pokud chceme udělat sceening o šířce 1 MHz potřebujeme udělat 1 000 000 takových měření po cca 3 s tj. přes 1 měsíc + vyhodnocení :-) Můžeme taky do vzorku pustit všechny možné frekvence naráz. Problém je v tom, že výsledný obrazec je zkreslený tím, jak spolu všechny tyto frekvence, každá navíc jinak ovlivněná vzorkem, interagují – interferují. Vezměte si to jako tón – když je jeden = paráda, 2 to ještě ujde, 3 možná akord, 1 mil tónů naráz = mazec…:-( Existuje však matematická formule, o které vám dají přednášku páni z VŠCHT Praha, ČVUT a pod, kterou vyvinul zmiňovaný pan Fourier, pomocí které jsme schopni všechny tyto propletené frekvence izolovat. Takže dnes máme jedno měření IČ spektroskopie za 1-3s + 0.nic CPU času na analýzu (kalkulačkou par let, kluci z jaderky a matfyzu za par měsíců:-).