• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Forskare vänder sig till medborgarforskare för att få hjälp att identifiera gravitationella vågor

    Rymdvetenskapsstudenter Jordan Taylor, Jessica Page, och Ankur Shah ingår i ett team av forskare som hjälper till att klassificera gravitationsvågssignaler som detekteras av Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory. Upphovsman:Michael Mercier | UAH

    Begreppet "crowdsourcing" har bara funnits under det senaste decenniet, men exempel på crowdsourcing - där intressenter värvar allmänheten för att tillhandahålla nödvändiga tjänster - går tillbaka hundratals år.

    Ett av de tidigast kända exemplen är Longitude Act, som inrättades av det brittiska parlamentet 1714. I hopp om att minska sjöfartskatastroferna, lagen erbjöd en betydande ekonomisk belöning till alla som kunde utveckla en enkel, praktiskt sätt att exakt bestämma ett fartygs longitud till sjöss. Den största summan gick till slut till John Harrison, en självutbildad snickare och urmakare vars marinkronometer skulle revolutionera navigationen.

    Naturligtvis, crowdsourcing har blivit exponentiellt lättare sedan internet kom. Med ett klick på en knapp, datoranvändare runt om i världen - känd som "medborgarforskare" - kan hjälpa hydrologer att analysera skogs snöavlyssningsmönster, historiker transkriberar förstahandskonton från medlemmar i Australiens och Nya Zeelands arméförband omkring första världskriget, och chiropterologer identifierar de nattliga beteendemönstren hos mindre långnosade fladdermöss.

    Nu Dr Tyson Littenberg, en forskningsastrofysiker vid NASA:s Marshall Space Flight Center och adjungerad professor vid Institutionen för rymdvetenskap vid University of Alabama i Huntsville (UAH), hoppas att de också kan hjälpa honom.

    I nästan ett decennium, Dr Littenberg har sökt efter gravitationsvågssignaler från svarta hål på uppdrag av Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Och sent förra året, när dessa signaler upptäcktes, han var en integrerad medlem i ett team som utvecklade de sofistikerade datoralgoritmerna som behövs för att kamma igenom data. Deras resultat publicerades senare i över ett dussin artiklar i sex olika tidskrifter, Inklusive Fysisk granskning och den Astrofysisk tidskrift .

    Medan upptäckten bekräftade den sista stora förutsägelsen av Einsteins allmänna relativitetsteori från över 100 år tidigare, dock, det introducerade också en ny utmaning:på grund av den extrema känsligheten hos LIGO:s två huvudsakliga observatorier - ett i Hanford, Tvätta., och den andra i Livingston, La. - data de samlar in är mottagliga för störningar från instrumentella och miljökällor. "Det kallas icke-gaussiskt buller, men vi kallar dem för glitches, "säger Dr Littenberg, som bidrog till att underlätta Huntsvilles medlemskap i LIGO Scientific Collaboration. "Vi vet inte riktigt vad som orsakar dem, så det är som att lösa ett mysterium. "

    Dr Littenberg hoppas att Gravity Spys ”medborgarforskare” kan hjälpa till att lära datorer hur man känner igen de subtila skillnaderna mellan glitches och gravitationella vågor. Upphovsman:Michael Mercier | UAH

    Tyvärr, dessa fel uppstår vanligtvis ungefär varannan sekund, kraftigt förmörkar frekvensen av gravitationella vågor; än så länge, säger Dr Littenberg, "Det har bara skett två gravitationsvågdetekteringar i hela människans existens." Glitches tid-frekvens kartor, eller spektrogram, kan också efterlikna gravitationsvågornas, vilket gör det ännu svårare att skilja mellan de två med datorer. Så det faller på människor, som bättre kan känna igen de subtila skillnaderna mellan glitches och gravitationsvågor, att lära datorer hur man gör det - det är precis där crowdsourcing kommer in. "Den mänskliga hjärnan är fortfarande den bästa datorn i världen, " han säger.

    Med detta i åtanke, Dr Littenberg och hans LIGO -kollegor vid Northwestern University började lägga grunden för att utnyttja allmänhetens hjärnkraft redan i början av 2015. Först nådde de ut till crowdsourcingsajten Zooniverse, som är värd för nästan 50 "folkdrivna" forskningsprojekt. Med Zooniverse ombord, de rekryterade sedan forskare vid Syracuse University och California State University, Fullerton, att gå med i deras "glitch-solving" team. "Vi fick rätt personer tillsammans med rätt expertis, " han säger.

    Nu har resultaten av dessa ansträngningar kommit till stånd:sammanfaller med starten av LIGO:s andra observationskampanj i slutet av 2016, crowdsourcingplattformen "Gravity Spy" flyttade ur beta och lanserades officiellt. Finansierat med bidrag från National Science Foundation, Gravity Spy-uppgifter gör frivilliga medborgarforskare med att bläddra igenom LIGO-data och identifiera "familjer" av fel som kan sorteras efter maskininlärningsalgoritmer.

    "Vi har ungefär tio dussintals familjer av glitches, men den viktigaste familjen hittills kallas blip-glitch, "säger Dr Littenberg, förklarar att till skillnad från gravitationella vågor, som alltid dyker upp samtidigt på båda detektorerna, blip-glitches dyker upp slumpmässigt. "De är de mest eftertraktade glitches-och banan för allas existens-eftersom de är frekventa, vi vet inte vad som orsakar dem, och de ser ut som de gravitationsvågor som vi försöker upptäcka. Så nu ska Gravity Spy lösa dem åt oss! "

    Om det gör det, belöningen kommer inte att vara monetär som för John Harrison, uppfinnare av den marina kronometern. Det blir snarare tillfredsställelsen som kommer från att arbeta tillsammans för att främja mänsklighetens förståelse av universum. "Just nu vet vi hur gravitationsvågorna från sammanslagningar av svarta hål ser ut, "säger doktor Littenberg." Men när vi väl kan få ett bra grepp om felen, vi kommer att ha en bättre chans att hitta nya källor till gravitationella vågor - från supernovor och kosmisk sträng till saker som vi aldrig föreställt oss. "

    Och det, han säger, "är när den riktigt spännande vetenskapen börjar!"

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com