Gravitatsioonilainete kalkulaator

LIGO tuvastab gravitatsioonilaine, jälgides, kuidas kaks 4-kilomeetrist laserõlga venivad ja tõmbuvad kokku umbes ühe osa võrra 10²¹-st — moonutus, mis on umbes tuhat korda väiksem kui prootoni läbimõõt. See signaal muutub usaldusväärseks alles siis, kui sama lainekuju ilmub tuhandete kilomeetrite kaugusel asuvates detektorites, mis võimaldab eristada tõelist chirpi kohalikust mürast, näiteks mööduvatest veokitest või kaugetest maavärinatest. Ka sagedus ei püsi paigal: kui kaks objekti spiraalselt üksteisele lähenevad, kiirgub orbitaalenergia gravitatsioonikiirgusena minema, mistõttu laine sagedus tõuseb kuni ühinemiseni välja — sellest tuleneb ka tööriista kõvera nimi 'chirp'.

Kui kaks kompaktset objekti teineteise poole spiraalselt langevad, ei kiirga nad oma kaht massi eraldi. Lainekuju määrab peaaegu täielikult üksainus kombinatsioon, chirp-mass M_c = (m₁m₂)^3/5/(m₁+m₂)^1/5. See üksainus arv juhib, kui kiiresti sagedus üles tõuseb, nii et chirpi tõusukiiruse mõõtmine annab chirp-massi otse kätte. Seepärast seab see tööriist selle esiplaanile.

Gravitatsioonilaine amplituud sõltub allika tegelikust heleduskaugusest viisil, mille füüsikud saavad arvutada esimestest printsiipidest — ilma kalibreerimiseta tsefeiidide või supernoovade järgi. See teeb igast ühinemisest standardsireeni: chirp annab massid, amplituud annab kauguse. Kombineeri see punanihkega ja saad Hubble'i konstandi sõltumatu mõõtmise — just nii aitas 2017. aasta neutrontähtede ühinemine GW170817 hinnata, kui kiiresti universum paisub.