Searching for new discoveries in binary black hole mergers and of multi-messenger detections with gravitational-waves
İkili kara delik birleşmelerinde ve çoklu haberci tespitlerinde yeni keşiflerin kütleçekimsel dalgalar ile aranması
- Tez No: 881366
- Danışmanlar: PROF. DR. SZABOLCS MARKA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Columbia University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Genel göreliliğe göre, uygun biçimde hızlandırılmış kütleler, yerçekimi radyasyonu yayar. Kütleçekimsel dalga dedektörlerinin astrofiziksel yerçekimi dalgalarını tespit etmek için yeterli hassasiyete ulaşmasıyla, astrofiziksel olayları gözlemlemek amacıyla yeni bir haberci kullanılabilir hale geldi. Bununla birlikte, yerçekimi dalga tespitlerinin sayısıyla birlikte, cevapları keşfedilmeyi bekleyen birçok cevaplanmamış soru bulunmaktadır. Diğer astronomik gözlem tekniklerindeki Malmquist yanlılığına benzer bir şekilde, kütleçekimsel dalga tespitlerinde de bir gözlem yanlılığı bulunmaktadır. Kütleçekimsel dalga olaylarının özelliklerinin astrofiziksel dağılımından sonuç çıkarmak amacıyla, bu yanlılığın iyi bir biçimde anlaşılması gerekmektedir. Bu çalışmalar koleksiyonunda, kütleçekimsel dalga tespitinin istatistiksel ve fiziksel özelliklerini araştırarak, yanlılığı hesaplamak adına etkili bir yarı analitik metot bulundu. Ayrıca, tahmin edilen yanlılık, modellenmiş çıkarımlarla bulunamayan ek yapıları gösteren ikili kara deliklerin kütle dağılımına dair ilk modellenmemiş çıkarımı yapmak için kullanıldı. Kütleçekimsel dalga tespitlerinin büyük bir çoğunluğu, ikili kara delik birleşmeleridir. İkili kara deliklerin gizemlerinden birisi de oluşum kanallarıdır. Bunlardan hiçbirisi veriler tarafından güçlü bir şekilde tercih edilmeyen birkaç oluşum senaryosu önerilmiş bulunmaktadır. Bu kanallardan birisi de, küresel kümeler gibi yoğun ortamlarda oluşması beklenen dinamik bir oluşum senaryosu olan hiyerarşik üçlü birleşmeler olarak adlandırılmaktadır. Bu senaryo, ardışık iki birleşme sağlayan bağlı üç kara delik sistemini dikkate almaktadır. Bu çalışmalar koleksiyonunda, bu husus, Advanced LIGO ve Advanced Virgo detektörlerinin üç adet gözlem çalışmasından elde edilen tespitlerle doğrudan test edilmiştir. Bu senaryo için önemli bir kanıt bulunamadı, daha üst düzey araştırmalar için ayrı ayrı ilgi çekici olay çiftleri belirlendi ve senaryonun olmasına dair üst sınırlar elde edildi. Kütleçekimsel dalga detektörleri, gökyüzünün önemli bir kısmında hassasiyete sahiptir. Bununla birlikte, kütleçekimsel dalga tespitlerinin konumlandırılmaları çok da keskin değildir. Kütleçekimsel dalga tespitleri tarafından yönlendirilen çoklu haberci takipleri, astrofiziksel kaynağın yerini hassas bir şekilde belirleyebilir ve bunu farklı habercilerle inceleyerek daha fazla bilgi toplayabilir. Çoklu haberci aramaları istatistiksel yöntemler ile yapılmaktadır ve değerli çoklu haberci olaylarını kaçırmamak adına güçlü istatistiksel yöntemlere sahip bulunmak gerekmektedir. Bu çalışmalar koleksiyonunun son kısımlarında, çoklu haberci aramaları için en uygun istatistiksel yöntemler geliştirildi ve birleşik kütleçekimsel dalga ve yüksek enerjili nötrino olayları, hem gerçek zamanlı hem de arşiv verileriyle araştırıldı.
Özet (Çeviri)
According to general relativity, appropriately accelerated masses emit gravitational radiation. With the gravitational-wave detectors reaching sufficient sensitivities for detecting astrophysical gravitational-waves, a new messenger for observing the astrophysical events has become available. However, with the current number of gravitational-wave detections, there are many unanswered questions whose answers are waiting to be discovered. Analogous to the Malmquist bias in other astronomical observation techniques, gravitational-wave detections also have an observation bias. In order to infer astrophysical distribution of the properties of gravitational-wave events from detections, this bias needs to be well understood. In this collection of studies, by investigating statistical and physical properties of gravitational-wave detection, an efficient semi-analytical method for calculating the bias was found. Further, the estimated bias was used for doing the first unmodelled inference on the mass distribution of binary black holes which showed additional structures not found by modelled inferences. Vast majority of gravitational-wave detections are binary black hole mergers. One of the mysteries of binary black holes is their formation channels. There are several proposed formation scenarios none of which is strongly favored by data. One of these channels is the so-called hierarchical triple mergers which is an dynamical formation scenario expected to have in dense environments such as globular clusters. This scenario considers a bound three black hole system which gives two consecutive mergers. In this collection of studies, it was directly tested with the detections from the three observing runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo detectors. No significant evidence for this scenario was found, individually interesting event pairs were identified for further investigation and upper limits on the occurrence of the scenario were obtained. Gravitational-wave detectors have sensitivity on the significant portion of the sky. However, the localizations of the gravitational-wave detections are not very precise. Multi-messenger follow-ups guided by gravitational-wave detections can precisely locate the astrophysical source and gather more information by probing it with different messengers. The multi-messenger searches are done with statistical methods and it is necessary to have powerful statistical methods not to miss the valuable multi-messenger events. In the final parts of this collection of studies, optimal statistical methods for multi-messenger searches were developed and joint gravitational-wave and high-energy neutrino events were searched, both in realtime and with archival data.
Benzer Tezler
- Farklı ağ teknolojilerinde trafik ölçümü ve performans karşılaştırması
Measurement and performance comparison of network traffic with different network technologies
MARWA KHALEEL HASAN HASAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ GEZER
- Gezegenimsi bulutsu çekirdeklerindeki örten çift yıldızlar
Eclipsing binary nuclei at the center of planetary nebulae
MELİKE AFŞAR
Doktora
Türkçe
2006
Astronomi ve Uzay BilimleriEge ÜniversitesiAstronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF.DR. CAFER İBANOĞLU
- Derin pekiştirmeli öğrenme yöntemi ile görüntü hash kodlarını oluşturma
Generating image hash codes with deep reinforcement learning method
ELİF AKKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURHAN BARAKLI
- A spatial conception based on walking: Critical walk
Yürümeye dayalı mekânsal bir kavrayış: Eleştirel yürüyüş
NİLSU ALTUNOK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PELİN DURSUN ÇEBİ