Обращенные к звездам. Прошлое, настоящее и будущее астрономии

Как ни странно, даже в обсерватории, отслеживающей гравитационные волны, а не электромагнитный свет, ночью условия для наблюдения лучше, чем днем: прохладный воздух приводит к ослаблению ветра, а антропоморфный шум снижается с уменьшением количества грузовиков на близлежащем шоссе (и снова увеличивается по утрам, когда водители снова выезжают на дорогу, что сначала отражается на ближайшем к шоссе рукаве детектора).

Я была удивлена, узнав, что, как и в других обсерваториях, в LIGO группы операторов работают в диспетчерской и управляют детектором в режиме 24/7, пока ведется наблюдение. (Мне представлялось, что кто-то нажатием на кнопку включает лазер, а дальше остается только ждать сигнала.) На самом деле операторы постоянно заняты: вручную регулируют положение зеркал, чтобы сохранить точную настройку, наблюдают за сейсмическими сигналами, стараются по возможности максимально погасить шум и тщательно отслеживают источники такого шума, который невозможно устранить. Познакомиться с их повседневной работой можно по рисункам оператора LIGO, аспирантки Натсини Киджбунчу, которая, как и Эрман Оливарес из обсерватории Лас-Кампанас, частенько изображает забавные сценки из жизни своих коллег — в данном случае астрономов, работающих с гравитационными волнами.

Каждый, кто имел минимальное представление о LIGO, знал, что открытие гравитационных волн станет огромным достижением и сразу удостоится Нобелевской премии. В грандиозной программе участвовали тысячи людей на нескольких континентах. Работа всего огромного коллектива, управляющего объектами, проверяющего и анализирующего данные и публикующего полученные результаты, была не менее сложна, чем сами эти механизмы, и в LIGO довольно быстро поняли, что «человеческий механизм» нужно проверять на восприимчивость к шуму так же, как интерферометры.

Так появились «слепые инъекции» (то есть ложные вбросы). На раннем этапе работы LIGO отдельной группе сотрудников была поручена важная задача: они тайком вставляли поддельные сигналы, выглядевшие как настоящие гравитационные волны, в поток данных, поступающих с детекторов. Эта тактика довольно распространена в исследованиях и позволяет проверить, насколько люди и программное обеспечение, анализирующие данные, способны достоверно выявлять реальные сигналы. Так получилось, что слепые инъекции LIGO послужили еще двум целям.

Первой целью была проверка всей команды LIGO. Хотя сотрудники знали о возможности слепых инъекций, никто, кроме той небольшой группы, которая их проводила, не знал, какие именно сигналы являются поддельными, поэтому всем была дана инструкция рассматривать любой обнаруженный сигнал как реальный. Это означало, что сотрудники анализировали данные, проводили вычисления, чтобы определить, какое астрофизическое явление могло породить такой сигнал (две черные дыры? а насколько они велики? на каком они расстоянии? и т. д.), и даже готовили черновой вариант статьи с торжественным объявлением прорывного результата, — но все это время не знали, настоящий ли это сигнал или слепая инъекция. О том, был ли сигнал реальным или ложным, сообщалось только на заключительном собрании всей команды для «вскрытия конверта» (по аналогии с церемонией присуждения премии «Оскар»). «Конверт» в последнее время выглядит как флешка с презентацией (от группы, осуществляющей слепые инъекции), в которой сообщается, вводился ли поддельный сигнал в данные LIGO. Только тогда команда понимает, исследовали они слепую инъекцию или реальное явление.

Метод слепых инъекций также испытывает умение членов команды держать язык за зубами. Предварительное обнаружение — самое первое открытие гравитационных волн — было потрясающим результатом, но данные тщательно изучали в течение нескольких месяцев, чтобы подтвердить, что это была гравитационная волна, а не источник шума, и сотням людей потребовалось еще столько же времени, чтобы определить физическую основу этого явления и подготовить научные публикации. LIGO нужно было убедиться, что не произойдет утечки информации: что никто не проболтается другу, члену семьи или коллеге и не позволит слухам распространиться, пока не появится твердая уверенность, что совершено открытие. Карл Саган выдал афоризм, который стал известен как «Стандарт Сагана»: «Экстраординарные утверждения требуют экстраординарных доказательств». Руководство LIGO хотело быть абсолютно уверенным, что ни один намек на это экстраординарное открытие не выйдет наружу до тех пор, пока оно не будет полностью подтверждено.