"Quem viu" a fusão binária de estrelas de nêutrons primeiro? Qual foi a sequência dos eventos? (GRB / GW170817)


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Estou tentando ler Observações de vários mensageiros de uma fusão binária de nêutrons com estrela "o elenco de milhares" OPEN Access ApJ letter 848: L12 (59pp), 20 de outubro de 2017 https://doi.org/10.3847/2041-8213/ aa91c9 e tenha uma idéia da sequência de eventos que ocorreu quando as ondas gravitacionais e o raio gama atingiram a Terra por volta das 12:41 UTC 2017-Aug-17.

Parece haver cinco instrumentos envolvidos na primeira detecção e determinação de direção; LIGO-Hanford e LIGO-Livingston , VIRGO , Fermi-GBM e INTEGRAL . Os três primeiros são detectores de ondas gravitacionais e os dois últimos são telescópios de raios gama na órbita da Terra. A Figura 2 do artigo (parte da qual é mostrada abaixo) fornece um infográfico densamente compactado das observações iniciais. No canto superior esquerdo, pode-se ver uma inserção que se estende de doze segundos antes da fusão durante a rampa da onda gravitacional (GW) em frequência, a seis segundos depois, onde a maioria da explosão de raios gama (GRB) é detectada.

De alguma forma, a combinação do GW e GRB desencadeou uma sequência de eventos que desencadeou uma campanha de observação mundial para procurar o evento em todo o espectro eletromagnético restante do rádio, passando pelos raios visível e UV aos raios X. Os fluxos de dados de neutrinos também foram verificados.

Pergunta: gostaria de perguntar sobre a sequência de eventos, os alertas e a rápida análise automática e manual dos dados GW e GRB que acionaram os alertas. Qual detector ou combinação primeiro "viu" o evento como algum tipo de evento sinalizado? Um desencadeou uma análise rápida do outro? Esses alertas automatizados estavam acionando o software para re-analisar ou mensagens de texto SMS para milhares de telefones celulares, fazendo com que todos sentassem em suas estações de trabalho?


abaixo: Figura 2 (parcial) mostrando a linha do tempo segundos antes e horas e dias depois (escala logarítmica). Os dados GW e GRB foram usados ​​(veja a Figura 1) para iniciar a busca pelo restante da busca eletromagnética.

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abaixo: Figura 1 mostrando as localizações feitas a partir de diferentes conjuntos de detectores GW e GRB.

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Respostas:


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O gatilho Fermi inicial pode ser encontrado aqui , e a seguinte sequência de alertas enviados pela LIGO Scientific Collaboration / Virgo Collaboration (LVC) e vários observadores eletromagnéticos que acompanham o evento podem ser encontrados no arquivo circular da GCN aqui . Isso não dá toda a história da linha do tempo dos eventos, mas é um bom começo e o artigo "Multimessenger" vinculado é bastante abrangente ao fornecer a história completa.

Como mostra a figura, o sinal chegou primeiro nos detectores de ondas gravitacionais, com raios gama chegando a Fermi e INTEGRAL aproximadamente 1,7 segundos após o tempo de fusão observado. No entanto, o software de análise on-line a bordo do Fermi foi o mais rápido possível ao detectar a explosão e gerar um gatilho automatizado apenas 14 segundos após a chegada do sinal (não conheço mais os detalhes internos do disparo do Fermi, como os alertas enviados às pessoas ou que intervenções manuais subsequentes são necessárias). Em pouco mais de 7 minutos, o software automatizado on-line procura sinais de ondas gravitacionais usando modelos compactos de coalescência binária (veja este artigo e este artigo).) produziu um candidato usando dados apenas do detector LIGO Hanford (os dados do LIGO Livingston foram vetados automaticamente pelo software devido à presença de uma falha [Figura 2 deste documento ] e os dados do Virgo ainda não haviam se propagado para o local onde a análise foi executada) - isso notificou automaticamente (por e-mail ou texto) um número de pessoas no LVC que algo interessante havia acontecido. Menos de 10 segundos após o registro da onda gravitacional, um código automatizado chamado RAVEN (consulte, por exemplo, a Seção 4.1 deste documento).) notaram a coincidência temporal entre o gatilho Fermi e o candidato à onda gravitacional. Depois de serem notificados sobre o gatilho da onda gravitacional, várias pessoas dentro do LVC iniciaram uma chamada em conferência e começaram a olhar manualmente para os dados e viram o óbvio sinal tipo chirp nas representações de tempo-frequência dos dados. Aproximadamente 33 minutos após o disparo da onda gravitacional e 40 minutos após a chegada do sinal, foi decidido (as pessoas estavam envolvidas) emitir um anúncio (a primeira entrada na lista da GCN aqui ) de que havia um gatilho comum de explosão de raios gama Fermi e gatilho de onda gravitacional.

Em relação aos tempos de chegada do sinal nos vários detectores de ondas gravitacionais: chegou primeiro a Virgo, seguido pelo detector LIGO Livingston e, finalmente, ao detector LIGO Hanford.


Uau, este é exatamente o tipo de resposta que eu estava esperando! É absolutamente claro, conciso e bem elaborado. Obrigado por juntar tudo isso em um formato tão fácil de ler! Agora (por exemplo), entendo melhor o que o jornal multimessenger estava falando sobre a presença da falha.
uhoh

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@uhoh thanks. Obviamente, há mais na história após as primeiras observações de raios gama e ondas gravitacionais, e espero que o artigo "Multimessenger" dê uma boa idéia do que aconteceu (embora eu tenha certeza de que as pessoas envolvidas nas várias campanhas eletromagnéticas de acompanhamento têm muito visão interessante sobre como as coisas se desenrolaram para eles, por exemplo, aqui e aqui ).
Matt Pitkin

Aqueles são ótimos; astrônomos são pessoas reais! :-) Então a pesquisa foi em 3D - nesse caso, "distância da luminosidade" é (grosso modo) um parâmetro do modelo que reflete a escala geral (magnitude) da tensão?
achou

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@uhoh sim, as pesquisas eletromagnéticas de acompanhamento geralmente usavam as informações 3D (localização do céu e distância da luminosidade) das observações das ondas gravitacionais (a pesquisa GW cobre um espaço de parâmetros 9D se você presumir que as estrelas não estão girando) para mais 6 dimensões se você incluir componentes de rotação). Para o sinal de onda gravitacional, você está certo de que a distância da luminosidade escala diretamente a amplitude do sinal com uma escala de 1 / d. A amplitude também é dimensionada por algo chamado massa de chirp, mas isso pode ser medido com precisão através da evolução da fase do sinal.
quer

OK, obrigado pelo acompanhamento!
uhoh
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