Searching for Continuous Gravitational Waves – der Film

Gravitationswellen-Astronomie in O3

Aktuelle Informationen zur Gravitationswellen-Astronomie und Kompetenzen am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover und Potsdam.

Gravitationswellen-Astronomie in O3

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Dr. Maria Alessandra Papa
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Suchen nach kontinuierlichen Gravitationswellen

Das Hauptziel dieser dauerhaften unabhängigen Forschungsgruppe ist es, den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen rotierender Neutronensterne zu erzielen und so diese Sterne durch einen vollkommen anderen physikalischen Mechanismus zu beobachten. Dieser würde wichtige neue Informationen über ihren inneren Aufbau und ihre Zusammensetzung liefern.

Neutronensterne, die Ziele dieses Forschungsvorhabens, sind extreme Objekte, die in Supernova-Explosionen entstehen. Sie haben typischerweise 40 % mehr Masse als unsere Sonne, haben dabei aber einen Durchmesser von nur 20 Kilometern. Schwarze Löcher sind die einzigen bekannten Objekte, die noch kompakter sind. Bislang ist der größte Teil der Neutronensterne durch Pulsationen entdeckt worden, die entstehen, wenn ihre gebündelte elektromagnetische Strahlung periodisch die Erde überstreicht; aus diesem Grund werden sie oft Pulsare genannt. Während man annimmt, dass es rund 100 Millionen Neutronensterne in der Milchstraße gibt, sind bisher weniger als 3000 gefunden worden. Gravitationswellen könnten womöglich der einzige Weg sein, die unsichtbare Population dieser extremen Objekte aufzuspüren.

Im Jahr 2016 gab die LIGO Scientific Collaboration die ersten direkten Beobachtungen von kurzen Gravitationswellen-Ausbrüchen bekannt, die während des Umrundens und Verschmelzens von Schwarzen Löchern mit einigen zehn Sonnenmassen abgestrahlt wurden. Wir untersuchen eine andere Art von Gravitationswellensignalen: die lang andauernde kontinuierliche Wellenform, die schnell rotierende Neutronensterne aussenden sollten. Weil die Himmelsposition des Sterns, seine Rotationsfrequenz und Verformung unbekannt sind, muss ein großer Parameterraum durchsucht werden. Daher ist die Empfindlichkeit der Suchen durch die verfügbare Rechenleistung begrenzt. Das freiwillige verteilte Rechenprojekt Einstein@Home trägt den Hauptteil unserer Rechenleistung bei und dort setzen wir unsere hochmodernen Suchmethoden ein.

Der direkte Nachweis von Gravitationswellen hat ein neues Fenster zum Universum geöffnet und stellt ein neuartiges Werkzeug für astrophysikalische Beobachtungen bereit. Der Nachweis von kontinuierlichen Gravitationswellen wird Einblicke in die unsichtbare Population der Neutronensterne, die unsere Galaxie bevölkert, gewähren. Er wird außerdem unser Verständnis der Sternentwicklung und der Sternpopulation verbessern und Aufschluss über den inneren Aufbau und die Entwicklungsgeschichte dieser außergewöhnlichen Objekte geben.

Kürzlich eingereichte Veröffentlichungen

1.
C. Dreissigacker, R. Prix
Deep-Learning Continuous Gravitational Waves: Multiple detectors and realistic noise
2.
Vladimir Dergachev, Maria Alessandra Papa
Results from the first all-sky search for continuous gravitational waves from small-ellipticity sources
3.
Sylvia J. Zhu, Masha Baryakhtar, Maria Alessandra Papa, Daichi Tsuna, Norita Kawanaka, Heinz-Bernd Eggenstein
Characterizing the continuous gravitational-wave signal from boson clouds around Galactic isolated black holes
4.
Vladimir Dergachev
Loosely coherent searches for medium scale coherence lengths

Kürzlich erschienene Veröffentlichungen

5.
M.A. Papa, J. Ming, E.V. Gotthelf, B. Allen, R. Prix, V. Dergachev, H.-B. Eggenstein, A. Singh, S.J. Zhu
Search for Continuous Gravitational Waves from the Central Compact Objects in Supernova Remnants Cassiopeia A, Vela Jr., and G347.3-0.5
6.
L. Fesik, M. A. Papa
First search for r-mode gravitational waves from J0537-6910
7.
B. Beheshtipour, M. A. Papa
Deep learning for clustering of continuous gravitational wave candidates
8.
V. Dergachev, M. A. Papa
Results from an extended Falcon all-sky survey for continuous gravitational waves
9.
C. J. Horowitz, M. A. Papa, S. Reddy
Search for compact dark matter objects in the solar system with LIGO data
10.
L. Nieder, C. J. Clark, C. G. Bassa, J. Wu, A. Singh, J. Y. Donner, B. Allen, R. P. Breton, V. S. Dhillon, H.-B. Eggenstein, J. W. T. Hessels, M. R. Kennedy, M. Kerr, S. Littlefair, T. R. Marsh, D. Mata Sánchez, M. A. Papa, P. S. Ray, B. Steltner, and J. P. W. Verbiest
Detection and timing of gamma-ray pulsations from the 707-Hz pulsar J0952−0607
11.
V. Dergachev and M. A. Papa
Sensitivity Improvements in the Search for Periodic Gravitational Waves Using O1 LIGO Data
12.
C. Dreissigacker, R. Sharma, C. Messenger, Chris, and R. Prix
Deep-Learning Continuous Gravitational Waves
13.
Jing Ming, Maria Alessandra Papa, Avneet Singh, Heinz-Bernd Eggenstein, Sylvia J. Zhu, Vladimir Dergachev, Yi-Ming Hu, Reinhard Prix, Bernd Machenschalk, Christian Beer, Oliver Behnke, and Bruce Allen
Results from an Einstein@Home search for continuous gravitational waves from Cassiopeia A, Vela Jr. and G347.3
14.
Avneet Singh, Maria Alessandra Papa, and Vladimir Dergachev
Characterizing the sensitivity of isolated continuous gravitational wave searches to binary orbits
15.
Vladimir Dergachev, Maria Alessandra Papa, Benjamin Steltner, and Heinz-Bernd Eggenstein
Loosely coherent search in LIGO O1 data for continuous gravitational waves from Terzan 5 and the Galactic center
16.
Sinead Walsh, Karl Wette, Maria Alessandra Papa, and Reinhard Prix
Optimizing the choice of analysis method for all-sky searches for continuous gravitational waves with Einstein@Home
17.
Orion Sauter, Vladimir Dergachev, and Keith Riles
Efficient estimation of barycentered relative time delays for distant gravitational wave sources
18.
C. Dreissigacker, R. Prix, and K. Wette
Fast and Accurate Sensitivity Estimation for Continuous-Gravitational-Wave Searches
19.
G. Ashton, R. Prix, and D. I. Jones
A semicoherent glitch-robust continuous-gravitational-wave search method
20.
G. Ashton, D. I. Jones, and R. Prix
Advances in our understanding of the free precession candidate PSR B1828-11
21.
K. Wette , S. Walsh, R. Prix, and M.A. Papa
Implementing a semicoherent search for continuous gravitational waves using optimally constructed template banks
22.
The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration
Full Band All-sky Search for Periodic Gravitational Waves in the O1 LIGO Data
23.
K. Wette, R. Prix, D. Keitel, M. Pitkin, C. Dreissigacker, J.T. Whelan, and P. Leaci
OctApps: a library of Octave functions for continuous gravitational-wave data analysis
DOI
24.
G. Ashton and R. Prix
Hierarchical multi stage MCMC follow-up of continuous gravitational wave candidates
25.
G. Ashton et al.
Coincident detection significance in multimessenger astronomy
26.
Covas et al. and LSC instrument authors
Identification and mitigation of narrow spectral artifacts that degrade searches for persistent gravitational waves in the first two observing runs of Advanced LIGO
27.
A. Mukherjee, C. Messenger, and K. Riles
Accretion-induced spin-wandering effects on the neutron star in Scorpius X-1: Implications for continuous gravitational wave searches
28.
G. D. Meadors, B. Krishnan, M. A. Papa, J. T. Whelan, Y. Zhang
Resampling to accelerate cross-correlation searches for continuous gravitational waves from binary systems
29.
J. Ming, M. A. Papa, B. Krishnan, R. Prix, C. Beer, S. J. Zhu, H.-B. Eggenstein, O. Bock, B. Machenschalk
Optimally setting up directed searches for continuous gravitational waves in Advanced LIGO O1 data
30.
S. J. Zhu, M. A. Papa, S. Walsh
A new veto for continuous gravitational wave searches
31.
The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration
First low-frequency Einstein@Home all-sky search for continuous gravitational waves in Advanced LIGO data
32.
A. Singh, M. A. Papa, H.-B. Eggenstein, S. Walsh
Adaptive clustering procedure for continuous gravitational wave searches
33.
G. Ashton, R. Prix, D. I. Jones
Statistical characterization of pulsar glitches and their potential impact on searches for continuous gravitational waves
34.
LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration
All-sky search for periodic gravitational waves in the O1 LIGO data
35.
D. I. Jones, G. Ashton, and R. Prix
Implications of the Occurrence of Glitches in Pulsar Free Precession Candidates
36.
Grant David Meadors, Evan Goetz, Keith Riles, Teviet Creighton, Florent Robinet
Searches for continuous gravitational waves from Scorpius X-1 and XTE J1751-305 in LIGO's sixth science run
37.
Avneet Singh
Gravitational wave transient signal emission via Ekman pumping in neutron stars during post-glitch relaxation phase
38.
G. Ashton, D. I. Jones, and R. Prix
On the free-precession candidate PSR B1828-11: Evidence for increasing deformation
39.
M.A. Papa et al.
Hierarchical follow-up of subthreshold candidates of an all-sky Einstein@Home search for continuous gravitational waves on LIGO sixth science run data
40.
Karl Wette

Empirically extending the range of validity of parameter-space metrics for all-sky searches for gravitational-wave pulsars

41.
Sinead Walsh et al.
Comparison of methods for the detection of gravitational waves from unknown neutron stars
42.
LIGO Scientific Collaboration
Results of the deepest all-sky survey for continuous gravitational waves on LIGO S6 data running on the Einstein at Home volunteer distributed computing project
43.
Sylvia J. Zhu et al.
Einstein@Home search for continuous gravitational waves from Cassiopeia A
44.
Avneet Singh et al.
Results of an all-sky high-frequency Einstein@Home search for continuous gravitational waves in LIGO 5th Science Run
45.
Grant David Meadors, Evan Goetz, and Keith Riles
Tuning into Scorpius X-1: adapting a continuous gravitational-wave search for a known binary system
46.
David Keitel
Robust semicoherent searches for continuous gravitational waves with noise and signal models including hours to days long transients
47.
Jing Ming, Badri Krishnan, Maria Alessandra Papa, Carsten Aulbert, and Henning Fehrmann
Optimal directed searches for continuous gravitational waves
48.
Miroslav Shaltev
Optimizing StackSlide setup and data selection for continuous-gravitational-wave searches in realistic detector data
49.
G. Ashton, D. I. Jones, and R. Prix
Comparing models of the periodic variations in spin-down and beamwidth for PSR B1828-11
 
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