Какова частота гравитационной волны?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
1
3 ответа
Поделиться
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Частота гравитационных волн определяется источником излучения. В работе Хокинга и Вернера (1979) приведён список ожидаемых частот гравиволн от различных источников в интервале от экстремально низких (10⁻⁷ Гц) до очень высоких (10¹¹ Гц) частот. Например, медленные бинарные звёзды излучают экстремально низкочастотные гравитационные волны в интервале частот f = 10⁻⁷÷ 10⁻⁴ Гц (длина волны (λ) от 0.1 пс до 20 а.е. из f⋅λ = c). Низкие частоты, f = 0,1 ÷ 100 Гц (λ = 3×10⁹ ÷ 3×10⁶ м), соответствуют гравиволнам от компактных двойных звёзд или слияния чёрных дыр с массами 10² ÷ 10⁵ масс Солнца. Взрыв сверхновой или звездотрясения нейтронной звезды излучают гравиволны медианных частот: 10² ÷ 10⁵ Гц (λ = 3×10⁶ ÷ 3×10³ м). 

Гравитационные волны, зарегистрированные в  LIGO и Virgo коллаборациях  в 2016 г, были в звуковом диапазоне частот, 35 ÷ 250 Гц и, согласно результатам моделирования, соответствовали слиянию черных дыр с массами 26 и 39 масс Солнца на расстоянии 1,3 млрд св. лет от Земли. Подробнее о них здесь.

6
Прокомментировать

Примерно 60 - 360 Гц.

На https://ru.wikipedia.org/wiki/Открытие_гравитационных_волн можно посмотреть частоту - на нижних картинках (сами изображения). (TQ не дает вставить картинку прямо из интернета, а загрузить с гаджета не дает мой гаджет. Если модераторы TQ хотят, разрешаю вставить обсуждаемую картинку в ответ.) На двух нижних цветных картинках - временная зависимость частоты (вертикальная ось) и амплитуды (цвет) обоих сигналов (напомню, что детекторов было два - на большом расстоянии друг от друга, что позволяло измерить скорость распространения волны).

Из нижних картинок (к слову, это НЕ сам сигнал, а результаты измерений, представленные в таком виде) видно, что частота первоначально держалась на уровне около 60 Гц а потом стала быстро расти (амплитуда сигнала тоже росла - почти все время) и доросла примерно до середины диапазона между 256 и 512 Гц. Поскольку шкала логарифмическая, то середина диапазона - это не 1,5×256, а (корень из двух)×256 ≈1,4×256 ≈ 360 Гц. Рост частоты интерпретируется как ускорение вращения черных дыр вокруг их общего центра масс в связи со сближением.

Частота вращения самих черных дыр была вдвое ниже (см. цитату) - от 30 Гц (в начале сигнала) до 180 Гц (в конце). Эти здоровенные штуки за секунду совершали от нескольких десятков до нескольких сотен оборотов вокруг их общего центра масс, прежде чем слились воедино. Я бы на их месте тоже немного волновался бы - и не только гравитационно. (Для сравнения: Земля совершает полный оборот вокруг общего с Солнцем центра масс за год. Меркурий - за 88 земных суток. Падающие друг на друга дыры - за несколько десятков милисекунд в начале зарегистрированного сигнала и за несколько милисекунд - в конце.)

Частота излучаемых гравитационных волн равна удвоенной частоте обращения системы двух тел.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Гравитационные_волны

 * * * *

Начало и конец подписи под изображениями первого зарегистрированного сигнала (сами изображения). 

Первый зафиксированный гравитационно-волновой сигнал [1] .

Слева данные с детектора в Хэнфорде (H1), справа — в Ливингстоне (L1). Время отсчитывается от 14 сентября 2015, 09:50:45 UTC. Для визуализации сигнала он отфильтрован частотным фильтром с полосой пропускания 35—350 Герц для подавления больших флуктуаций вне диапазона высокой чувствительности детекторов

...

Нижний ряд: представление частотной карты напряжений, показывающее возрастание доминирующей частоты сигнала со временем.

В подписи говорится о фильтре, использованном для получения других картинок (2 верхних ряда); полоса пропускания фильтра не имеет отношения к характерным частотам самого сигнала, а определена характеристиками детектора.

Изменение частот сигнала прямо показано на картинках четвертого (нижнего) ряда.

1
Прокомментировать
Ответить