Новости искусства

На наших глазах рождается новая область науки — гравитационно-волновой астрономии. Обновленная обсерватория LIGO в рамках первой сессии наблюдения зафиксировала уже три всплеска волн — гравитационные двух достоверных и одним из возможных. Все они пришли от слияний черных дыр звездных масс. В каждом случае удалось, в пределах ошибки, чтобы восстановить параметры черных дыр и положение источников излучения, а также провести первое совокупный анализ популяций таких черных дыр. Ожидается, что в ближайшие два года будет расти статистика порядка и ученые приступят к экспериментальному изучению раздела астрофизики, который на протяжении десятилетий был остается уделом одних лишь теоретиков.

Рождественский подарок

Праздники новый год — время приятной суеты, для всех нас, в том числе и для ученых. Однако,
в ночь на 26 декабря 2015 года, на фоне обычного праздника переписки членов коллабораций LIGO и Virgo зарегистрировали в своих почтовых ящиках аномальный всплеск e-mail деятельности. Это означало одно: гравитационно-волновой обсерватории LIGO был зафиксирован еще один сигнал!

И действительно, 03:38:53 UTC (полседьмого утра, по московскому времени) два детектора LIGO почти одновременно, с разницей всего в одну миллисекунду, зарегистрировали очень мощный гравитационно-волновой всплеск, называется pre-название G211117. Всплеск длился почти секунду и был определен автоматической системой отслеживания в течение одной минуты. В тот же день, все телескопам-партнеров наблюдения сети GCN был отправлен сигнал об этом событии (циркуляр 18728), и в течение следующих нескольких дней гамма-и оптических телескопов были случаи (см. архив циркуляров GCN). По горячим следам был организован в автономном режиме-анализ событий, и примерно через два дня, участники коллаборации уже знали, что они действительно поймали второй гравитационно-волновой всплеск слияния черных дыр. За ним было закреплено постоянное название GW151226.

Спустя полгода, 15 июня, во время ежегодной встречи Американского астрономического общества, состоялся специальный брифинг для прессы, на котором, ситуация уже традиция, без предисловий, с места в карьер, представители коллабораций объявили об открытии. Кроме того, оказалось, что в данных LIGO за октябрь был и третий случай интересный, но, к сожалению, не дотянуло до порога достоверности, поэтому коллаборации называют кандидатом, но не с полными правами гравитационно-волновым пик. В Москве, в МГУ, в то же время прошло аналогичное мероприятие, в котором, после трансляции сша пресс-брифинге говорили и российские участники коллаборации.

Одновременно с эти шоу появились две научные статьи с результатами. Первый полностью посвящен гравитационно-волновой события GW151226, и она уже была опубликована в журнале Physical Review Letters (GW151226: Observation of Гравитационно Waves from a 22-Солярий-Массовой Binary Black Hole Coalescence). Второй говорит о поиске таких сигналов слияния черных дыр во всей первой сессии рабочей aLIGO и описывает совокупный анализ трех зарегистрированных событий. Эта статья является только до тех пор, пока находится в архиве е-принтов (Binary Black Hole Mergers in the first Advanced LIGO, которую мы наблюдаем Run). Обе статьи вышли за авторством сразу двух коллабораций: LIGO Scientific Collaboration и Virgo Collaboration. Хотя инструменты у них разные, а итальянский детектор Virgo даже не вступил в эксплуатацию после модернизации — все они направлены на одну цель, и для анализа их данных осуществляется совместно. Кроме того, на сайте LIGO доступна подробная техническая информация для каждого события регистрации.

Самая короткая выжимка результатов первого сеанса работы aLIGO представлена на рис. 2. Эта скромная картинка показывает, на самом деле, текущее состояние гравитационно-волновая астрономия — наука, которая рождается на наших глазах. Гравитационно-волновой обсерватории LIGO, безуспешно искавшая гравитационных волн в первых сессий, была значительно модернизирована в 2008-2014 годы и в сентябре прошлого года выиграл снова, теперь уже под именем aLIGO (Advanced LIGO). Первая надзора сессия длилась четыре месяца: с 12 сентября 2015 по 19 января 2016 года. Просто наблюдения время набежало около полтора месяца, а остальное время-это техника работы, калибровки или сеансов наблюдений, взъерошенный слишком большой шум.

Рис. 2. Три гравитационно-волна событий, обнаруженных в ходе первой сессии наблюдателей обновлен гравитационно-волновой обсерватории aLIGO. Рисунок на сайте ligo.caltech.edu

С месяц-полтора чистых данных LIGO зарегистрировано три события. Два из них — это гарантированный вес-где всплески, порожденные слиянием черных дыр; они получили названия GW150914 (события 14 сентября 2015 года, о которых шла речь в феврале, см. новости Гравитационные волны — открыт!, «Элементы», 11.02.2016) и GW151226 («рождественский подарок», события в ночь на 26 декабря). Третий случай, LVT151012, показал довольно скромный превышение над фоном и вместо GW (Гравитационной Волны event) получил указание LVT (LIGO-Virgo Trigger event). И, хотя полной уверенности в этом, физики, однако, склонны полагать, что это, также, было гравитационно-волновой всплеск и, таким образом, также, учитывать, в определенной степени, когда общий объем анализа событий.

На рис. 2 показано также, какие черные дыры породили эти всплески. Событие-открытие GW150914 был самым сильным во всей статистике первой сессии наблюдений; она отвечала общей массы черных дыр около 60 масс солнца (M☉). Другие два события были более слабые, там оценка общей массы был два раза-в три раза меньше. Эта разница в массы, это очень важно; из-за них два новых шип проступали данных иначе, чем событие GW150914.

Следует отметить, что теперь коллаборации сообщили о еще не все о результатах, а только о поиске слияний черных дыр звездных масс, то есть с массами 3M☉ к 99M☉. Нижний предел нужно вырезать нейтронные звезды: по современным представлениям, компактный объект тяжелее трех масс солнца может быть только черная дыра. Коллаборации также сообщил, что никаких других событий этого типа данных в первой сессии, aLIGO не. Но они собираются в ближайшее время рассказать вам о двух поиска: слияния более тяжелые черные дыры и слияния нейтронных звезд (либо между собой, либо с черной дырой). Выяснилось, там что-то интересное, авторы пока умалчивают.

Как ищут очередей

История о том, что гравитационные волны и как устроены детекторы, способные обнаружить их, могут быть найдены и в нашей новости, Гравитационные волны — открыт!, и других материалов (см., например, популярные статьи C. Попов, Эйнштейн был прав: гравитационно-волновой астрономии). Здесь мы будем говорить о другой технический аспект эксперимента, таких как всплески гравитационных волн взяты из исходных данных, тем более, что само событие GW151226 предлагает для этого отличный повод.

Первый, самый жесткий гравитационно-волновой всплеск GW150914 был короткий и довольно сильно. Взгляните на рис. 7 с момента нашей последней новости: легко видны невооруженным глазом, непосредственно данных в виде функции роста и убыстряющегося колебания на фоне остаточного шума. Большинство периодов колебаний, детектор надежно ловить, умещались тогда в 0,2 секунды. В отличие от него, декабрьский всплеск GW151226 был гораздо слабее, и невооруженным глазом не заметишь (рис. 3, выше). Тем не менее, он наблюдается тем более, одну секунду, на протяжении 55 периодов колебаний, и именно это позволило его изолировать от шума.

Рис. 3. Гравитационно-волновой всплеск GW151226 двух детекторов обсерватории LIGO: Hanford и Ливингстон. Вверху: данные за вычетом известных инструментальных шумов с затратами более менее волновым профилем волны гравитационные. Волнообразная форма черный колебания-это артефакт фильтрации данных; в режиме реального гравитационно-волновой профиль, а точнее, наиболее подходящую маску, представлена на рис. 4. В нижней части: отношение сигнал, вызванный маска, в шум, в зависимости от того, где на временной шкале эта маска применяется. Изображение из обсуждаемых статей в Physical Review Letters

Методика распределения легко понять из такой аналогии. Представьте себе, что вы находитесь в большой и шумной вечеринке, и дискуссии участников, в толпе смесь для вас в общий шум, который не может сломаться в слова. Но вдруг из всего шума слух выхватывает собственное имя. Это было сказано кем-то на той же громкости, что весь разговор. Но вам очень хорошо известно, что мозг настроен на признание, даже среди шума и, следовательно, вы на него отреагировали.

Нечто подобное происходит и в поисках гравитационных волн. Физики ищут данные не «что-то», а колебательные сигналы очень специфического профиля, как показано на рис. 4, характерные для гравитационно-волна, спайк от слияния двух компактных объектов. Методология анализа данных заточена на распознавание именно такие сигналы, и практически в режиме реального времени. (Справедливости ради надо сказать, что поиск сильных взрывов произвольной формы, «транзиентов» неизвестного происхождения, также в ходе, но это уже второстепенная задача.)

Рис. 4. Маска, дал наилучшее соответствие с данными анализа событий GW151226. Изображение из обсуждаемых статей в Physical Review Letters

Работает так. Детектор считывает показания с датчика тыс. раз в секунду, выделяет из них известны инструментальные шумы и выдает в программа уровень вибрации (он и представлен на рис. 3, выше). Почти все время эти колебания — это все те же остаточного шума. Но физики надеются, что на них сверху может быть пойман и гравитационно-волновой сигнал, то есть колебание известный профиль. Таким образом, они принимают ожидали сигнала (рис. 4) и, как маску, «я» в данных, сравнивая самый мощный пик маску в определенный момент времени. Рассчитывается величина перекрытия, то есть, насколько хорошо маска с эта ссылка на время, чтобы совпасть с реальными данными. Затем движется маски то же время совсем немного, много меньше периода колебаний и снова пересчитывают стоимость перекрытия. Затем снова движется, и так далее.

Каждый раз получаются разные цифры, но в среднем они варьируются в довольно типичный для пылесоса шума значения. Этих чисел, деленная на средний шумам ценности, именуемые в дальнейшем «соотношение сигнал шум» (SNR, signal-to-noise ratio). Именно они представлены на рис. 3, в нижней части. Видно, что SNR, как правило, прыгнув в районе 1-2, иногда доходит даже до 3-4, но выше, как правило, не поднимается. И, самое главное, эти звуки ведут себя в двух детекторах полностью самостоятельно, не скоррелированным образом.

Такой процесс сравнения идет непрерывно, в режиме реального времени, и это используется, чтобы сравнить, не один, а тысячи-готовые, легко различные маски. Эти маски рассчитаны заранее на основе громоздких численных расчетов, как сливаются друг с другом черных дыр различных масс и с различным вращением.

Бороться сигнала с фоном

И сейчас — момент истины. Когда на следующее сравнение одна из масок дает удивительно хорошее совпадение, соотношение сигнал к шуму SNR, оказывается, необыкновенно высока. График SNR, время от времени возникает резкий, как показано на рис. 3, в нижней части. Если такая удача появляется в обоих детекторах LIGO, и с той же маске и с разницей по времени не более 15 миллисекунд, это вызывает автоматическое срабатывание программы поиска: наблюдатель регистрирует события-кандидата.

Здесь, кстати, наиболее четко отображается роль длительность сигнала. Пусть слабый сигнал, амплитуда слабее шума, но если он повторяется на протяжении десятков циклов без ошибок, что в это время набежит довольно много дублирования с маской. Сигнал такой величины, как показано на рис. 3, остался бы незамеченным, если бы он длился всего несколько периодов. Но он выступил на данных в течение целой секунды, и из-за срока могли выйти из шума и приводит к срабатыванию триггера.

Это, конечно, положительные, само по себе не означает, что регистрация гравитационных волн. В конце концов, иногда шумы могут возникнуть, так что SNR в обоих детекторах случайно был велик. Вопрос лишь в том, насколько часто или редко, как может быть ложно-положительные срабатывания, бывают ситуации, когда инструментальные и другие шумы, случайно раз, так что подобное гравитационно-волновой всплеск.

Для того, чтобы их оценить, нужно, в первую очередь, тщательного анализа, который трудно сделать на лету, и, во-вторых, сведения о том, как вести себя, шум в показания детекторов. Для этого программа принимает статистика событий-кандидатов, и в зависимости от определенных критериев их назначает «индикаторную характеристику»: чем выше показатель, тем больше отличается от шума будет это событие. Затем строится распределение событий этот показатель выше (оранжевые квадраты на рис. 5). И, наконец, зная характеристики шума, программа может построить такие же распределения для чистого шума (гистограмма на рис. 5). Для пущей надежности, коллаборации LIGO и Virgo решили провести этот анализ два с помощью различных методов; на рис. 5 показан только один из них.

Рис. 5. Распределение событий показатель является выше пк. Гистограмма показывает распределение шум, отдельные точки — статистика событий-кандидатов. Две точки, отклоняющиеся от шума, LVT151012 и GW151226. Самое мощное событие GW150914 здесь не показано, он идет гораздо дальше, за границу шкалы. Изображение из обсуждаемых статей в Physical Review Letters

На рис. 5 видно, что два события выбиваются из «шума» гистограмма». Декабря события GW151226 находится так далеко, что вероятность случайного сочетания факторов для оценки с помощью этого метода не работает. Исходя из данных по шуму можно сказать только, что это ложно-положительные события такой силы происходят реже, чем раз в 160 тысяч лет, следовательно, вероятность встретить его в 45 дней серии данных — менее одной десятимиллионной. Таким образом, митрополит достоверность того, что это событие-реальный всплеск, шума не превышает 5σ. Второй метод анализа показал, сопоставимой статистики, важность 4,5 σ.

Написать это событие на какой-то неопознанный внешний источник вибратор или электромагнитного происхождения, также нереально. Внешний, ситуация отслеживается постоянно множество датчиков, и в момент этого события, они не показали превышение нормы. Единственный вывод: перед нами вторая достоверных гравитационно-волновой всплеск.

Но, с пика октября, событие, LVT151012 не все так ясно. Оценка ложно-положительные срабатывания для такой интенсивности сигнала более скромная — один раз в несколько лет. Это дает значение статистики на уровне 2σ или даже немного ниже. Скорее всего, это был реальный гравитационно-волновой всплеск, но полной гарантии здесь дать не может. Тем не менее, в совокупности статистический анализ гравитационно-волнового событий событий-кандидатов для использования в подход более тщательный, не запрещается.

Снимите мерки с черных дыр

Если в феврале сообщении акцент был сделан на обнаружение гравитационных волн, теперь коллаборации LIGO и Virgo подчеркивает другой ключ собираюсь. Это первое мероприятие не осталось единственным; я видел второй и, скорее всего, третья волна гравитационных волн. Итак, перед нами распахнулось гравитационно-волновое окно во Вселенную! Мы не только слышим, гравитационно-волновой «грохот» космоса, но также мы можем узнать параметры источников и, при случае, сравнить их с другими методами наблюдения. И когда таких событий будет достаточно, мы сможем делать выводы относительно эволюции звезд, сгустки, и другие объекты. В целом, мы начинаем изучать Вселенную, так как до этого не могли!

И вся эта обширная программа исследования основывается на простой по сути, но совершенно поразительный факт. Достаточно легко измерить профиль пришел всплеск гравитационных волн — и мы узнаем о породившее их слияние черных дыр все. Абсолютно все, без преувеличений. Поясним, как это сделать и какие выходят результаты.

Стол

Вы будете смеяться, но черные дыры — это самая простая форма существования материи во Вселенной. В кирпич, например, форма, пористость со сложной геометрией, химический состав и др. На газ, облако формы не существует, но существует также химический состав. Даже и нейтронных звезд есть много разных интересных свойств. И только черные дыры ничего нет — вообще. Черная дыра характеризуется только массой и вращением. Таким образом, если две черные дыры объединяются в пару, попадает в спираль друг друга и идти, то мы, в принципе, мы можем точно рассчитывать этот процесс с помощью общей теории относительности. Таким образом, это достаточно, чтобы поставить масс черных дыр, а также степень и направление их вращения вокруг своей оси — и вуаля, мы можем точно предсказать, профиль гравитационно-волна, спайк, который придет от такого слияния.

Эта зависимость может обратить. Мы можем считать несколько разных профилей для разных масс и спинов (самые маски, о которых говорилось выше), а затем сравнить их с поймали сигнал. Ваш, чтобы узнать, кто из них лучше описать это, я так, восстановить настройки сливающихся черных дыр. На самом деле, конечно, есть погрешности самих данных, так и сложности с численное решение сложных конфигураций. Но это не мешает измерять основные параметры с определенной ошибки сейчас.

Рис. 6. Массы, как известно, черные дыры. Фиолетовый представлена население черных дыр, обнаруженных и измеренных в рентгеновской двойной системы; синий — черные дыры из трех событий LIGO. Рисунок на сайте ligo.caltech.edu

Подробный реферат параметры черных дыр все три события, показанные во второй, более подробной статьи коллабораций. Общий вес пары около 65M☉, 22M☉ и 37М☉ для GW150914, GW151226 и LVT151012 соответственно. В самом деле, самое громкое событие GW150914 две черные дыры были примерно ту же массу; в двух других — массы различаются примерно в два раза. Энергия, унесенная гравитационными волнами, было около 3М☉, 1М☉ и 1,5 М☉ соответственно. Эта энергия превратилась в энергию покоя (т. е. в стол) вес-волновое излучение за доли секунды; человеческое воображение в условиях такой лестнице власти просто отказывается.

Поворот

Процесс слияния черных дыр усложняется за счет собственного вращения каждого из них, и это тоже накладывает свой отпечаток на формы гравитационно-волна, спайк. Если, скажем, две черные дыры, быстро вращаются вокруг своей оси в том же направлении, что и общее движение спутника по орбите вокруг друг друга, то они сделают несколько оборотов до слияния, чем невращающиеся черные дыры. Если собственное вращение, наоборот, направлено против общего орбитального движения, слияния займет меньше циклов. Если вращение, в общем, послал как-то произвольно, то динамика слияния дополнительно усложняется.

Потому что эффект вращения в виде пика слабо, что текущие измерения не позволяет однозначно измерить вращение исходных черных дыр. Однако, в случае, если GW151226 смог определить с уверенностью, что по крайней мере одна черная дыра до слияния вращается довольно быстро: ее момент импульса была не менее 20% от максимально возможного значения. До сих пор, никакого наблюдения данных вращения черных дыр не было вообще. В будущем, более аккуратные измерения профиля пика, и, в частности, надзор за эффекты прецессии будет получить более четкие значения (см. видео, чтобы прояснить влияние прецессии на гравитационно-волновой всплеск).

Что касается конечных черные дыры, во всех трех случаях, они, конечно, сильно вращается — просто потому, что они появились из слияния обращающихся друг вокруг друга объектов. Их вращения, по оценкам, до 60-70% от максимально возможной.

Расстояния

Расстояние до источника вес-волна излучения также определяется путем пойманному резкое увеличение. Если я измерил волны профиля, мы знаем, таблицы, и, таким образом, мы можем очень четко рассчитать излученную мощность. Один строго связана с другой, никакой свободы интерпретации не существует. И, следовательно, измеряется амплитуда вступил волны, мы могли бы подсчитать, на каком расстоянии пролетел splash — потому что амплитуда уменьшается пропорционально расстоянию (см. простые расчеты в прошлой новости). Таким образом, астрофизики называют слияние черных дыр стандартные сиренами — по аналогии с «стандартной свечи», которые используются, чтобы определить расстояния до галактик.

Но здесь есть и одна тонкость: амплитуда дошедшего до нас сигнала зависит не только от расстояния до источника, но и от ориентации плоскости орбиты относительно направления на Землю. Эти две зависимости можно разделить, в случае, если измерения поляризации волны, или, если слияние будет сопровождаться сильной орбитальной прецессией, и вы можете увидеть в профиле сигнала. С нынешней парой детекторов это, пока не может сделать, следовательно, расстояние измеряется не очень точно. Расстояние от очередей GW150914 и GW151226 оценивается в 420 и 440 мегапарсек, с ошибкой почти на 50%, что соответствует красное смещение z ≈ 0,1. Событие-кандидат LVT151012 пришло на расстоянии 1000 Мпк, с красное смещение z ≈ 0,2; неудивительно, что она была так плохо.

Здесь стоит, кстати, добавить, что, раз источников, расположенных на этом значительном удалении, а затем пришел к ним гравитационные волны испытывают красное смещение. Таким образом, видимый нами, период колебаний (1 + z) раз больше исходного, и на это нужно делать поправку при расчете масс черных дыр.

Направление

Астрофизикам, конечно, я хочу, чтобы вы знаете, не только в том, что во вселенной что-то «бабахнуло», а также в случае, если это случилось. Они будут затем отправить туда телескопы и попытаться проследить то же событие в оптическом, гамма-и других диапазонов электромагнитного излучения, и может быть даже поймал прилетевшие там нейтрино. Такой всесигнальная диагноз космических событий — мечта современной астрофизики.

Направление источник гравитационных волн можно определить, во-первых, разница во времени прихода сигнала на несколько детекторов, а во-вторых, его ответ. Теперь, когда работают только два детектора, можно эффективно использовать только первый метод. В результате направление на источник выздоровел еще очень плохо; вместо того, четкое направление, полученных длинные дуги, которая охватывает почти полнеба (рис. 7). В следующем году, когда будет третий детектор гравитационно-wave сети Virgo, локализации источников на небе будет более конкретно.

Рис. 7. Южная область неба, в которой, размеры LIGO, были источниками событий GW150914 и GW151226. Изображение на веб-сайте ligo.caltech.edu

Что говорят результаты

Два подтвержденных слияния и вероятно — статистические данные, нежный, скромный. Но даже теперь, он позволяет сделать выводы о физические законы и свойства Вселенной, которые не были доступны, непосредственно измеримыми.

Проверка ОТО

Во-первых, профиль гравитационно-волна, спайк очень хорошо, в соответствии с ожиданиями общей теории относительности. ОТО был протестирован в рамках солнечной системы, но только в приближении слабого гравитационного поля и малых скоростях. Теперь мы получили первые данные о том, как ведет себя гравитация в сильных полях и при релятивистском движении объектов (скорость черных дыр во время слияния, достигла половины скорости света), — и, таким образом, мы можем проверить, ОТО в недоступные ранее области.

Во-вторых, многие статьи, посвященная совокупному анализу трех мероприятий получены данные ограничения квот в рамках так называемого » постньютоновского формализма. Ни в одном из них не было обнаружено значительных отклонений от ожиданий ДЕНЬ. Любопытно, что некоторых размеров лучше всего ограничивается самым сильным ростом GW150914, а другие — самый долгий всплеск GW151226.

Механизм образования

Во-вторых, три слияния шести исходных черных дыр. С такой пусть небольшой, но статистике, вы можете попробовать, чтобы построить распределение по масс черных дыр и сравнивать с прогнозами теоретических о том, что, как, в целом, могут образовывать пары черных дыр звездных масс. Здесь есть два основных сценария: изолированные эволюция (два тяжелых звезд с самого начала были вместе, а потом одна за другой, превратились в черные дыры) и динамическое образование (черные дыры сформировались самостоятельно, а затем, через динамики в тесную группу, в формате ассоциированного государства).

Казалось бы, где, в целом, мы можем узнать, как сформировалась пара черных дыр, если мы видим только последнюю секунду их жизни вместе? Оказывается, согласно расчетам, изолированный ход обеспечивает, как правило, пару черных дыр ближе к столу, а разница масс в два раза и более в таком случае это очень маловероятно. Динамический сценарий, также предпочитает ближайшее масс, но и очень разных пар здесь, а также, возможно. Кроме того, эти два механизма дают различные прогнозы о принципы вращения две черные дыры.

Пока полученные данные не позволяют дать четкого предпочтения определенного механизма. Но в будущем, когда статистика станет больше, а измерения — точнее, результаты станут более конкретными. Кто знает, может через несколько десятков лет мы будем говорить о двух различных групп населения «чернодырных пар», разделенных механизм их рождения, и будем считать, взрывы GW150914 и GW151226 первыми ласточками обеих популяций. Так или иначе, но то, что десятки лет осталось только наследие теоретической астрофизики, становится на наших глазах-это доступно экспериментальной проверке. Подробнее об этих измерениях и планах на будущее читайте в материале М. Мусина за волной волна.

Темпы слияний

Еще одна ценность, о которой астрофизики до сих пор могли судить только косвенно, этот темп слияния черных дыр, который, как часто происходят такие слияния в расчете на один кубический гигапарсек. До сих пор, оценки, опирающиеся на различные аргументы, различались в порядке — на самом деле, так что, когда построил LIGO и других детекторов, не было уверенности, когда наблюдатель будет ловить первый гравитационно-волновой сигнал. Теперь, когда у нас в душе 2 или 3 слияния с месяц-полтора чистых наблюдений, у нас уже есть экспериментальные значения: общий уровень слияний черных дыр звездных масс находится в пределах 9-240 слияний в год в объеме один кубический гигапарсек. Не слишком точно, конечно, но это уже реальный номер, поддерживается примечания.

В целом, конечно, уровень слияния черных дыр различных масс, также будет по-разному: тяжелые черные дыры меньше, чем легких, но, с другой стороны, их «слышать» на расстоянии. Если основываться только на данных, то можно только сказать, что в кубическом гигапарсеке в год, как ожидается, несколько штук мощных событий типа GW150914 и несколько десятков (или даже сотен) более слабых событий типа GW151226. Вы можете также оценить темпы теоретически, на основе распределения масс, которые были получены из этих данных. Там погрешность больше. Утверждение выше, номер 9-до 240 слияний/(год·Гпк3), относится к диапазоны получены все эти методы.

Зная темп, накопив опыт в оценке шума, но и, опираясь на планы LIGO, мы можем оценить, что LIGO может рассчитывать в ближайшем будущем. Это несколько событий во второй сессии, которая начнется осенью, и несколько десятков таких слияний — в третьем. Вероятно, эти оценки вполне зрячие и обоснованным, в настоящее время наиболее важной причиной, по которой пользуется. Ну, говорят, что в ближайшие несколько лет станут периодом бурного развития гравитационно-волновой астрономии.

И в заключение, цитата Кристофера Берри, один из участников коллаборации LIGO и автора очень информативный блог гравитационно-волновой астрономии: «мы живем в будущем, прямо сейчас. У нас, может, нет летающих скейтбордов, но было гравитационно-волновой астрономии уже пришел. Не более 20 лет, не в ближайшие десять лет, не через пять лет, а прямо сейчас. LIGO не только открыл новое окно. Она вышибла его всех собак и выпрыгнула на улицу до того, как ударная волна вынесет все стены здания. Это все так поднимает настроение, что я даже не могу подобрать нормальную метафору. Вступительные слова все статьи гравитационно-волновой астрономии будут отныне и навсегда все другие».

Источники:
1) LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration. GW151226: Observation of Гравитационно Waves from a 22-Солярий-Массовой Binary Black Hole Coalescence // Физики. Rev. Lett. 2016. Ст. 116. P. 241103.
2) LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration. Binary Black Hole Mergers in the first Advanced LIGO, которую мы наблюдаем Run // arXiv:1606.04856 [gr-qc].
3) Технические данные для определенных событий: GW150914, LVT151012, GW151226.

См. также:
1) LIGO Does It Again: A Second Надежные Бинарные Black Hole Coalescence Observed — пресс-релиз и сопроводительные материалы на сайте LIGO.
2) Гравитационные волны — открыт!, «Элементы», 11.02.2016.
3) С. Б. Попов. Эйнштейн был прав: гравитационно-волновой астрономии.
4) М. Мусин. За волной волна.
5) В. М. Липунов. Гравитационно-волновое небо.
6) Блог Кристофер Берри, участник коллаборации LIGO, история о нас гравитационно-где события.
7) LIGO Магазины — полупопулярный журнал коллаборации LIGO, выходит два раза в год.

Игорь Иванов