Nejčastější otázky

Je vzdálenost mezi americkým LIGO a německým GEO detektorem dostatečná na to, aby mohl být odhalen a lokalizován zdroj vln? Screensaver projektu ukazuje pozici na obloze, kde právě hledá, jak je to ovšem prostorově docíleno?

Po fyzikální stránce je LIGO pasivní. Je usazeno na svém místě a tím to končí. „Směrování“ je celé dáno způsobem zpracování dat.

Jak se to dělá, to se liší pro různé typy zdrojů. Můžete si domyslet, že s dvěma LIGO místy můžeme zkusit použít ke zjištění směru něco jako triangulaci. To je v zásadě pravda pro krátkodobé signály, i když ani tak není směrovost příliš dobrá. LIGO připomíná více ucho než oko, protože vlnové délky jsou velké v porovnání s velikostí detektoru. Když zavřete oči, zjistíte, že lokalizovat zvuk není tak snadné jako pohledem.

Dlouhodobé periodické signály – ty, které hledá Einstein@home – to je jiná záležitost. I když začnete s něčím (jako je hrbol na rotující neutronové hvězdě), co dává perfektní sinusový signál, nezůstane to tak do doby, než se to dostane do našich dat. Detektory jsou svázány se Zemí, která se otáčí v malých kroužcích každý den, a ve velkých kroužcích každý rok. Tento pohyb mění (Dopplerův efekt) frekvenci signálu komplikovaným způsobem, který je funkcí času a také pozice na obloze. Například zdroj nad severním pólem nebude ovlivňován Dopplerovským posunem způsobeným denní rotací, ale bude ovlivněn pohybem Země po orbitu. Ale to nezávisí na tom, jestli máme více detektorů na dlouhé základně – to je dobré z jiných důvodů – ale závisí to jen na zemském pohybu.

Ty komplikované Dopplerovy posuny patří tam, odkud pochází úhlové rozlišení. Analýza dat musí vykompenzovat Dopplerův posuv tak, aby se signál stal tak sinusový, jak jen je možné, což pomáhá dostat jej ze šumu (metodou založenou na Fourierově transformaci). Metoda musí vypočítat Dopplerův posun pro jednu polohu na obloze, pak Fourierovu transformaci, aby se zjistilo, jestli tam něco není, další Dopplerův posun pro další polohu, pak Fourierovu transformaci, a tak dále. Při hloubkovém prohledávání i malá změna v poloze na obloze způsobuje natolik rozdílný Dopplerův posun, že zcela vymaže jakýkoli signál, pokud se provede špatně. A výsledkem je potřeba prohledat spoustu poloh na obloze.

Takže zatímco hrubá data obsahují (snad) signály z celé oblohy, při zpracování se vybere jeden bod na kouli, provede se korekce na Dopplerův posuv pro tento bod, a hledají se periodické signály. Způsob provedení korekce spláchne vše, co nepochází z nejbližšího okolí daného bodu, proto se výpočet provede pro další blízký bod, pak pro další a další...

A to je důvod k cizelování postupu: Prohlídka s větší citlivostí potřebuje prověřit více pozic na obloze, což znamená více cyklů procesoru, tedy více výpočetní síly. A proto je třeba Einstein@home.