《引力波天文台LIGO发起公民科学项目--”重力间谍”》

  • 来源专题:天文仪器与技术信息
  • 编译者: zwg@niaot.ac.cn
  • 发布时间:2016-10-24
  • LIGO最新的公民科学项目,”重力间谍”,将使世界各地的人帮助LIGO的科学家和LIGO电脑工程师更好,更快地寻找引力波的痕迹。

    LIGO's newest Citizen Science Program, Gravity Spy, will enable anyone around the world to help LIGO scientists and LIGO computers become better and faster at finding the telltale traces of gravitational waves.

    As a "Gravity Spy" participant, you will look at real LIGO data in search of 'glitches', unwanted hiccups in the signal that can sometimes be confused for or mask out gravitational waves.

    Glitches make finding the real thing even more difficult than it already is! Nevertheless, they are an unfortunate fact of life for LIGO, so identifying the different kinds of glitches that appear in the interferometer data is crucial for LIGO scientists to be able to distinguish between annoying blips and signals from space!

    If you want to help LIGO continue to make scientific history, then Gravity Spy is the Citizen Science program for you! Click, SIGN ME UP FOR GRAVITY SPY! to get started today!

    If you still want a little more information, here's what the creators of Gravity Spy say about this exciting opportunity:

    "LIGO is the most sensitive and complicated gravitational experiment ever built. To detect gravitational waves even from the strongest events in the Universe, LIGO needs to be able to know when the length of its 4-kilometer arms change by a distance 10,000 times smaller than the diameter of a proton! This makes LIGO susceptible to a great deal of instrumental and environmental sources of noise.

    Of particular concern are transient, poorly modeled artifacts known by the LIGO community as glitches. Though the reason for having two detectors separated by thousands of miles is to isolate the detectors from common sources of noise, glitches happen frequently enough that they often can be coincident in the two detectors and can mimic astrophysical signals. Classifying and characterizing glitches is imperative in the effort to target and eliminate these artifacts, paving the way for more astrophysical signals to be detected.

    "Classifying glitches using computers has proven to be an exceedingly difficult task. A family of data analysis algorithms known as machine learning have made huge strides over the past decade in classification problems, though they usually require a large pre-classified dataset to operate effectively. However, human intuition has proven time and time again to be a useful tool in pattern recognition problems such as this.

    One of the innovations of this citizen science project is that citizen scientists and computer algorithms will work in a symbiotic relationship, helping one another to optimally classify and characterize glitches. The general workflow will be:

    1:Citizen scientists will sift through the enormous amount of LIGO data to produce a robust "gold standard" glitch dataset that can be used to seed and train machine learning algorithms:

    2:Machine learning algorithms will learn from this classified dataset to sort through more LIGO data, and choose the most interesting, abnormal glitches to be sent back to the citizen scientists

    3:Citizen scientists will further classify and characterize these glitch morphologies, determining new glitch categories to be used in the training of the machine learning algorithms

    4:Utilizing the strengths of both humans and computers, this project will keep LIGO data as clean as possible, and help to unlock more of the gravitational wave universe."

  • 原文来源:https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20161018
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    • 美国的两台激光干涉引力波天文台(LIGO)、意大利的室女座引力波天文台(Virgo)三个巨大的探测器在历时19个月的升级后,于2019年4月1日正式重启收集数据。得益于光压缩量子现象,这些机器有望发现更多的引力波,揭示大量有关宇宙的信息,还有望进行更详细的探测。研究人员希望观察到尚未被发现的事件,比如超新星或黑洞与中子星的合并。 此次运行将持续到明年三月,也标志着引力波天文学的一个重大变化。LIGO和Virgo将首次公开发布关于引力波探测的实时警报,向其他天文台以及任何拥有望远镜的人揭示如何发现这些事件,以便利用从射电望远镜到天基X射线望远镜等技术开展研究,警报也将通过智能手机应用程序向公众发布。 在之前的两次观测中,LIGO的双探测器发现了11个引力波信号,每个信号来自一次史诗般的宇宙碰撞——10个来自两个黑洞的合并。稍小一点的Virgo探测器于2017年加入网络,并对几次探测做出了重要贡献——特别是2017年首次观测到两颗合并中子星产生的波。该事件的数据帮助天文学家解开了几个宇宙之谜。升级后的网络应该能够检测到更多事件,从平均每月一次检测增加到大约每周一次。这些事件中的可能大多数是黑洞合并,但是物理学家渴望看到另一次中子星碰撞。 灵敏度的提高将使探测器更好地将信号与恒定的噪声背景区分开——为物理学家提供更多关于波的细节。这反过来可以对爱因斯坦广义相对论进行精确的测试。升级后,位于路易斯安那州利文斯顿的LIGO灵敏度提高了40%,是最灵敏的探测器;Virgo能探测事件的距离增加了一倍。 灵敏度的提高很大程度上是得益于天文台中心激光器的两个变化。每个LIGO探测器都是一个L形的真空系统,伸开两个超过4公里长的臂;Virgo的设计与其相似,只是臂长3公里。在内部,激光束在两端的反射镜之间反弹。当重力波动穿过地球时,它们会导致激光长度发生微小的变化。 为了让信号在噪音中更加突出,LIGO和Virgo的物理学家已经提高了激光器的功率,并首次采用了一种基于量子力学奇特之处的叫做“压缩光”的技术。物理学家可以利用压缩光来操纵基本粒子的随机波动,通过将一些波动转移到较低的频率来提高对高频波的探测。这项技术可以改进对二元中子星或较小黑洞合并产生的波的探测。 世界各地的天文学家也正准备跟踪引力波的探测,并利用传统技术——包括无线电、光学和x光天文台——检查同样的事件,这要归功于探测完成后将发出的公共警报。 与此同时,日本新建的KAGRA引力波天文台的研究人员正忙于调整他们的探测器,以便在2020年年初加入该网络。拥有第四个探测器将特别有助于更精确地定位天空中事件的位置。
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    • 欧洲南方天文台(ESO)是欧洲最重要的政府间天文组织。它成立于1962年,通过设计、建造和运行强大的陆基观测设施,使天文学家能够完成重要的科学发现,还在促进和组织天文学研究合作方面发挥领导作用。2019年3月,欧洲南方天文台庆祝正式成立50周年。 2019年,欧洲南部天文台发表了1000多篇数据论文,使得自1996年以来发表的引用ESO观测结果的文章总数超过16000篇。使用甚大望远镜/甚大望远镜干涉仪数据的论文达到了每年600篇论文的高峰。尽管提供的望远镜数量较少,但拉西拉天文台继续稳定地每年发表大约200篇论文。使用ESO的观测望远镜VISTA和VST数据的论文近150篇。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列望远镜数据论文数量较去年略有减少,而使用欧洲观测时间期间获得的阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜数据的论文数量较2018年大幅增加。上述统计数据来自ESO数据库telbib,这是一个由ESO用户社区发布的参考文献数据库。 在数据管理和操作方面,ESO提供用户支持和后端操作服务。用户支持部门协助科学运行团队有效执行服务模式观测,定义用户需求,并监督前端观测工具的开发和实施。通过运作服务系统的运作以及发布和维护最新观测工具和文件,用户支持部充当了社区和天文台之间的重要接口。2019年用户支持部的一大亮点是发布新的自动发现图表生成服务,可与基于网络的p2观测准备工具无缝集成。ESO为天文界提供了最先进的数据,但数据的数量和复杂性的不断增加,对科学利用构成了持续的挑战。欧洲南部天文台从两个方面解决了这一挑战:向用户提供工具,处理和校准望远镜观测到的数据,以便提取科学信息;发布已经处理和校准的数据。此外,还开展了数据流项目、开发新的软件和解决方案,ESO用户群体提供科学知识,并确保ESO高效运营。 在技术开发方面,2014年ESO实施技术开发计划,旨在开发ESO能够成功实施其未来科学项目的技术。如自适应光学技术、红外波前传感、曲面探测器等。2019年,发起了使用各种先进涂料生产和测试镜面样品的招标,将于2020年签订合同。