Кіріспе
Einstein@Home – гравитациялық толқындарды анықтау үшін LIGO деректерін талдайтын ерікті есептеу жобасы, гравитациялық толқын детекторынан, ірі радиотелескоптардан және гамма-сәуле телескопынан алынған деректерде айналатын нейтрон жұлдыздарынан шығатын сигналдарды іздейді. Нейтрон жұлдыздары импульстік радио және/немесе гамма-сәуле шығару арқылы радио және/немесе гамма-сәуле пульсары ретінде анықталады. Егер олар жылдам айналып, осьтік симметриясыз деформацияланған болса, оларды үздіксіз гравитациялық толқын көздері ретінде де байқауға болады. Жоба 19 ақпан 2005 жылы Американдық физикалық қоғамның 2005 жылғы Дүниежүзілік физика жылына жасаған үлесі ретінде ресми түрде іске қосылды. Einstein@Home LIGO гравитациялық толқын детекторынан алынған деректерді іздейді. Жоба аспанда үздіксіз гравитациялық толқындарды іздеу бойынша ең сезімтал зерттеулер жүргізеді. Мұндай сигнал әлі анықталмаған, бірақ Einstein@Home талдауларымен белгіленген жоғарғы шектер Галактикадағы айналатын нейтрон жұлдыздарының санына қатысты астрофизикалық шектеулер береді. Einstein@Home сонымен қатар Аресибо обсерваториясынан радиотелескоп деректерін іздейді және бұрын Паркс обсерваториясынан алынған деректерді талдаған. 2010 жылдың 12 тамызында Аресибо обсерваториясының деректерінен табылған бұрын анықталмаған J2007+2722 радио пульсарының Einstein@Home арқылы жасалған алғашқы ашылуы Science журналында жарияланды. Жоба гамма-сәуле пульсарларын табу үшін Fermi гамма-сәуле ғарыш телескопының деректерін де талдайды. 2013 жылдың 26 қарашасында Fermi деректерін талдаудың алғашқы Einstein@Home нәтижелері жарияланды: LAT деректерінде төрт жас гамма-сәуле пульсары табылды. Жоба Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) бағдарламалық платформасында жұмыс істейді және GNU General Public License, 2-ші нұсқасы бойынша шығарылған ашық бағдарламалық жасақтаманы пайдаланады. Einstein@Home Max Planck гравитациялық физика институты (Альберт Эйнштейн институты, Ганновер, Германия) және Висконсин университеті (Милваки) тарапынан ұйымдастырылады. Жоба Max Planck қоғамы (MPG), Американдық физикалық қоғам (APS) және АҚШ Ұлттық ғылым қоры (NSF) тарапынан қолдалады. Einstein@Home жобасын басқаратын директор – Брюс Аллен. Einstein@Home үлкен көлемдегі деректерді талдаудың есептеулік қиындығын шешуде ерікті есептеудің күшін пайдаланады. Мұндай тәсіл SETI@home жобасымен пионерлік болды, ол радио толқындарының деректерін талдау арқылы сыртқы өмірдің белгілерін іздеуге арналған. Einstein@Home SETI@home сияқты бірдей бағдарламалық платформаны пайдаланады, ол желілік есептеулер үшін Беркли ашық инфрақұрылымы (BOINC). 2023 жылдың желтоқсанына қарай 226 елдегі 492 000-нан астам ерікті жобаға қатысып, оны BOINC-тің ең танымал үшінші белсенді қолданбасына айналдырды. Пайдаланушылар шамамен 7,7 петафлопс есептеу қуатын тұрақты түрде қамтамасыз етеді.
Einstein@Home is a volunteer computing project that searches for signals from spinning neutron stars in data from gravitational wave detectors, from large radio telescopes, and from a gamma ray telescope. Neutron stars are detected by their pulsed radio and gamma ray emission as radio and/or gamma ray pulsars. They also might be observable as continuous gravitational wave sources if they are rapidly spinning and non axisymmetrically deformed. The project was officially launched on 19 February 2005 as part of the American Physical Society's contribution to the World Year of Physics 2005 event. Einstein@Home searches data from the LIGO gravitational wave detectors. The project conducts the most sensitive all sky searches for continuous gravitational waves. While no such signal has yet been detected, the upper limits set by Einstein@Home analyses provide astrophysical constraints on the Galactic population of spinning neutron stars. Einstein@Home also searches radio telescope data from the Arecibo Observatory, and has in the past analyzed data from Parkes Observatory. On 12 August 2010, the first discovery by Einstein@Home of a previously undetected radio pulsar J2007+2722, found in data from the Arecibo Observatory, was published in Science. The project also analyses data from the Fermi Gamma ray Space Telescope to discover gamma ray pulsars. On 26 November 2013, the first Einstein@Home results of the Fermi data analysis was published: the discovery of four young gamma ray pulsars in LAT data. The project runs on the Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) software platform and uses free software released under the GNU General Public License, version 2. Einstein@Home is hosted by the Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, Hannover, Germany) and the University of Wisconsin–Milwaukee. The project is supported by the Max Planck Society (MPG), the American Physical Society (APS), and the US National Science Foundation (NSF). The Einstein@Home project director is Bruce Allen. Einstein@Home uses the power of volunteer computing in solving the computationally intensive problem of analyzing a large volume of data. Such an approach was pioneered by the SETI@home project, which is designed to look for signs of extraterrestrial life by analyzing radio wave data. Einstein@Home runs through the same software platform as SETI@home, the Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC). As of December 2023, more than 492,000 volunteers in 226 countries had participated in the project, making it the third most popular active BOINC application. Users regularly contribute about 7.7 petaFLOPS of computational power,
Ғылыми мақсаттар
Einstein@Home жобасы бастапқыда Вашингтон және Луизианадағы Лазерлік интерферометр гравитациялық толқын обсерваториясының (LIGO) детекторлық құралдарының деректерін пайдалана отырып, бұрын белгісіз үздіксіз гравитациялық толқын (CW) көздерін іздеу үшін құрылған. Ең жақсы түсінілген мүмкін CW көздері – жылдам айналатын нейтрон жұлдыздары (оның ішінде пульсарлар), олар айналу симметриясынан ауытқу нәтижесінде гравитациялық толқындар шығаруы күтілуде. Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясын растаудан басқа, гравитациялық толқындарды тікелей анықтау маңызды жаңа астрономиялық құрал болып табылады. Көптеген нейтрон жұлдыздары электромагниттік сәулелену арқылы көрінбейтіндіктен, гравитациялық толқынды бақылаулар нейтрон жұлдыздарының жаңа түрлерін ашуға мүмкіндік береді. CW анықталуы нейтрон жұлдыздары астрофизикасында өте пайдалы болуы мүмкін және соңында материяның жоғары тығыздықтағы табиғаты туралы бірегей түсініктер береді, себебі ол материяның ішкі қозғалысын зерттеуге мүмкіндік береді. 2009 жылдың наурыз айынан бастап Einstein@Home есептеу қуатының бір бөлігі Пуэрто-Рикодағы Аресибо обсерваториясындағы PALFA консорциумы жинаған деректерді талдау үшін де қолданылды. Бұл іздеу жұмысы тығыз екілік жүйедегі радио пульсарларды табуға бағытталған. Жерден бір сағаттан кем орбиталық периоды бар радио пульсарды анықтауға болады деп күтілуде. Einstein@Home радио пульсарларын іздеуде гравитациялық толқындарды іздеу үшін әзірленген математикалық әдістер қолданылады. 2011 жылдың шілдесінен бастап Einstein@Home сонымен қатар айналатын нейтрон жұлдыздарынан (гамма сәулелі пульсарлардан) импульсті гамма сәулелерінің шығарылуын іздеу үшін Ферми гамма сәулелі ғарыш телескобының негізгі құралы – Үлкен аудандағы телескоптан (LAT) алынған деректерді талдауда. Кейбір нейтрон жұлдыздары тек импульсті гамма сәулелері арқылы ғана анықталады, олар нейтрон жұлдызының магнитосферасының радио сәулеленуінен өзге аймағынан шығады. Нейтрон жұлдызының айналу жиілігін анықтау есептеу жағынан қиын, себебі әдеттегі гамма сәулелі пульсар үшін миллиардтаған айналымдар барысында LAT-та тек мыңдаған гамма сәулелі фотондар ғана анықталады. LAT деректерін Einstein@Home талдауында бастапқыда үздіксіз гравитациялық толқындарды анықтау үшін әзірленген әдістер пайдаланылады.
Гравитациялық толқын деректерін талдау және нәтижелері
Einstein@Home LIGO құралдарының деректерін пайдалана отырып, көптеген талдаулар жүргізді. 2005 жылы LIGO детекторларының алғашқы іздеуінен бастап, олардың сезімталдығы бірнеше қадамдар мен жаңартулар арқылы жақсартылды. Бұл қазіргі Advanced LIGO құралдарымен жалғасуда. Сонымен қатар, Einstein@Home іздеу алгоритмі де жетілдірілді. Осылардың барлығы бірге іздеу сезімталдығын бірнеше есе арттырды. Einstein@Home-ның алғашқы талдауы LIGO-ның "үшінші ғылыми жұмысы" (S3) деректерін қолданды. S3 деректер жиынтығын өңдеу 2005 жылғы 22 ақпан мен 2005 жылғы 2 тамыз аралығында жүргізілді. Бұл талдау LIGO Hanford 4 км детекторынан 60 сегментті пайдаланды, олардың әрқайсысы он сағат деректерді құрады. Әр 10 сағаттық сегмент еріктілердің компьютерлері арқылы CW сигналдары үшін сәйкес келетін сүзгілеу техникасын пайдалана отырып талдады. Барлық сәйкес келетін сүзгілеу нәтижелері қайтарылған кезде, әр түрлі сегменттердің нәтижелері Einstein@Home серверлерінде "өңдеуден кейінгі кезең" арқылы іздеу сезімталдығын одан әрі арттыру үшін кездейсоқтық схемасы арқылы біріктірілді. Нәтижелер Einstein@Home веб-сайтында жарияланды. S4 дерек жиынтығында (LIGO-ның төртінші ғылыми жұмысы) жұмыс S3 есептеулерімен өзара байланысу арқылы басталды және 2006 жылдың шілдесінде аяқталды. Бұл талдауда LIGO Hanford 4 км детекторынан 30 сағаттық 10 сегмент және LIGO Livingston 4 км детекторынан 30 сағаттық 7 сегмент қолданылды. S4 деректерінің сезімтал болуымен қатар, кейіннен өңдеуде де сезімтал кездейсоқтық комбинация схемасы қолданылды. Бұл іздестірудің нәтижелері Einstein@Home Physical Review D журналында алғашқы ғылыми жариялануына әкелді. Einstein@Home халықаралық ерікті есептеулер қоғамдастығында айтарлықтай назар аударады, өйткені S4 деректер жиынтығын талдау үшін оңтайландырылған қосымшаны 2006 жылдың наурыз айында жобаның еріктісі, венгр бағдарламашысы Акос Фекете әзірлеп, шығарды. Fekete ресми S4 қосымшасын жетілдіріп, SSE, 3DNow! және SSE3 оңтайландыруларын кодқа енгізіп, өнімділікті 800% дейін жақсартты. Фекте өзінің күш-жігері үшін танылды және кейіннен жаңа S5 қосымшасын әзірлеуге Einstein@Home командасымен ресми түрде қатысты. 2006 жылдың шілде айының соңында бұл жаңа ресми қосымша Einstein@Home пайдаланушылары арасында кеңінен таралды. Қолданба жобаның жалпы өнімділігі мен өнімділігін жоғарылатты, бұл уақыт өте келе оптималдандырылмаған S4 қосымшаларына қарағанда шамамен 50% -ға өсті. LIGO S5 бастапқы деректер жиынтығының алғашқы Einstein@Home талдауы, онда құралдар бастапқыда жобалау сезімталдығына жеткен, 2006 жылдың 15 маусымында басталды. Бұл іздеу LIGO Hanford 4 км детекторынан 30 сағаттық 22 сегментті және LIGO Livingston 4 км детекторынан 30 сағаттық алты сегментті қолданды. Бұл талдау (кодтық атауы "S5R1") Einstein@Home іздеу әдістемесін қолдана отырып, алдыңғы S4 талдауына өте ұқсас болды. Алайда, іздеу нәтижелері S4-ке қарағанда сапасы жақсы деректерді пайдаланудың арқасында сезімтал болды. Іздеу параметрлерінің кеңістігінің үлкен бөліктері бойынша бұл нәтижелер, сондай-ақ Physical Review D-де жарияланған, осы күнге дейін жарияланған ең толық нәтижелер болып табылады. LIGO S5 деректерін екінші Einstein@Home іздеу (кодтық атауы "S5R3") іздеу сезімталдығына қатысты тағы бір маңызды жақсартуды құрады. Бұрынғы іздеулерден айырмашылығы, алынған нәтижелер еріктілердің компьютерлерінде Хауфтың түрлендіру әдісі арқылы біріктірілді. Бұл әдіс әрқайсысы 25 сағаттан тұратын 84 дерек сегментінен алынған сүзгіленген нәтижелерді сәйкес келтірді, олардың параметрлері 4 км LIGO Ханфорд және Ливингстон құралдарынан келді. 2010 жылдың 7 мамырында жаңа Einstein@Home іздеу (кодтық атауы "S5GC1") іске қосылды, ол едәуір жақсартылған іздеу әдісін қолданады. Бұл бағдарлама LIGO Hanford және Livingston құралдарының 4 км-дегі деректерін пайдалана отырып, әрқайсысы 25 сағаттан тұратын 205 дерек сегментін талдады. Ол әртүрлі сегменттерден сәйкес келетін сүзгілеу нәтижелерін тиімді біріктіру үшін жаһандық параметрлік кеңістіктегі өзара байланысты пайдаланатын әдісті қолданды. LIGO S5 деректеріндегі үздіксіз гравитациялық толқындар үшін Einstein@Home барлық аспан іздеуінің нәтижелері 2013 жылдың 13 ақпанында жарияланды. Іздеудің ең сезімтал жиілік жолағында (жартылай Герц жолағында 152,5 Герцте) 7,6 × 10−25-тен үлкен ауытқу амплитудасы бар мерзімді гравитациялық толқындардың болуы 90% сенімділікпен алынып тасталуы мүмкін. Жалпы алғанда, LIGO S5 деректері бойынша бұрын жүргізілген Einstein@Home іздеулерінен 3 есе сезімтал болды. Осы зерттеуде пайдаланылған сигналды кандидаттар үшін екі кезеңді бақылау процедурасының егжей-тегжейі 2014 жылғы 25 маусымда жарияланды. Einstein@Home LIGO S5 деректерінде жоғары жиілікті (1249 Герцтен 1499 Герцке дейін) үздіксіз гравитациялық толқындарды іздеу, 2016 жылғы 26 қыркүйекте жарияланды, бұл LIGO деректеріндегі жалғыз іздеу болды. Сигналды кандидаттар анықталған жоқ. Іздеу нейтронды жұлдыздардың айналу жиіліктерін 625 Герц пен 770 Герц аралығында және Жерге 100 парсекке дейінгі қашықтықта 2,8 × 10−7-ден үлкен эллиптикалықтығы барларын жоққа шығарды. Einstein@Home LIGO 6-шы ғылыми жұмысының (S6) деректерін талдады және нәтижелері 2016 жылғы 18 қарашада жарияланды. Сигнал табылған жоқ және іздеу жарияланған кезде үздіксіз гравитациялық толқындарды барлық аспанға іздеу үшін ең қатаң жоғарғы шектемелерді белгіледі. Ең сезімтал жиілік жолағында 170,5 Герц пен 171 Герц аралығында (90% сенімділікпен) 5,5 × 10−25-тен үлкен ауытқу амплитудасы бар үздіксіз гравитациялық толқындар анықталған жоқ. 230 Герц жиілігінде іздеу нәтижелері Жерге 100 парсекке дейінгі қашықтықта 10−6-дан үлкен эллиптикалықтығы бар нейтронды жұлдыздарды жоққа шығарды. Einstein@Home Кассиопея А қалдығының орталық нысанынан үздіксіз гравитациялық толқындарды іздеуді жүргізді. Ол LIGO S6 жұмысының деректерін пайдаланды және орталық нысанның айналу жиілігі белгісіз болғандықтан 50 Герцтен 1000 Герцке дейін жиіліктер ауқымында іздеді. Сигнал табылған жоқ. Кассиопея А-дан гравитациялық толқын шығарылымының жоғарғы шектері жарияланған кезде бұрынғы жоғарғы шектерінен шамамен екі есе төмен болды. 2016 жылғы 28 желтоқсанда LIGO S6 деректеріндегі үздіксіз гравитациялық толқындарды іздеудің нәтижелері жарияланды. Бұрынғы іздеуден алынған 3,8 × 1010 сигналды кандидаттың ішінде ең үміткер 16 миллионы төрт кезеңді иерархиялық процестің көмегімен талданды. Ешқандай кандидат астрофизикалық үздіксіз гравитациялық толқындардың көзіне сәйкес келмеді. 170,5 Герц пен 171 Герц аралығындағы жиілік жолағында ауытқу амплитудасының жоғарғы шегі (90% сенімділікпен) 4,3 × 10−25 болды, бұл бұрынғы іздеудегіден 1,3 есе төмен. Үздіксіз гравитациялық толқындарды іздеуге қол жетімді есептеу қуатымен шектеледі. Жоба шеңберінде іздеулердің сезімталдығын жаңа әдістермен жақсарту бойынша зерттеулер жүргізілуде. 2017 жылдың соңында иерархиялық іздеулерде кандидаттарды кластерлеудің жақсартылған әдістерін және астрофизикалық үздіксіз гравитациялық толқындар мен оларды имитациялайтын детектор артефакттарын ажырататын жаңа "вето" әдістерін сипаттайтын екі жарияланым жарияланды. Бұл жаңа әдістердің екеуі де Advanced LIGO деректеріндегі үздіксіз гравитациялық толқындарды іздеуде (O1) қолданылды, нәтижелері 2017 жылдың 8 желтоқсанында жарияланды. Іздеудің бірінші бөлігі LIGO жиілік жолағының төменгі шегін 20 Герц пен 100 Герц аралығында зерттеді. Сигналдар табылған жоқ. Іздеу белгілеген ең қатаң жоғарғы шек (90% сенімділікпен) 100 Герц жиілігінде 1,8 × 10−25 гравитациялық толқын ауытқу амплитудасы болды. Einstein@Home мақсатты нысан туралы алдын ала ақпарат бар (мысалы, аспан позициясы) бағытталған іздеулер үшін қол жетімді есептеу қуатын қалай оңтайлы пайдалануға болады, соны зерттейтін зерттеу 2018 жылғы 31 қаңтарда жарияланды. Ол үш ...
Einstein@Home gained considerable attention in the international volunteer computing community when an optimized application for the S4 data set analysis was developed and released in March 2006 by project volunteer Akos Fekete, a Hungarian programmer. Fekete improved the official S4 application and introduced SSE, 3DNow! and SSE3 optimizations into the code improving performance by up to 800%. Fekete was recognized for his efforts and was afterward officially involved with the Einstein@Home team in the development of the new S5 application. As of late July 2006, this new official application had become widely distributed among Einstein@Home users. The app created a large surge in the project's total performance and productivity, as measured by floating point speed (or FLOPS), which over time has increased by approximately 50% compared to non optimized S4 applications. The first Einstein@Home analysis of the early LIGO S5 data set, where the instruments initially reached their design sensitivity, began on 15 June 2006. This search used 22 segments of 30 hours each from the LIGO Hanford 4 km detector and six segments of 30 hours from the LIGO Livingston 4 km detector. This analysis run (code name "S5R1"), employing the search methodology as Einstein@Home, was very similar to the previous S4 analysis. However, the search results were more sensitive due to the use of more data of better quality compared to S4. Over large parts of the search parameter space, these results, which also appeared in Physical Review D, are the most exhaustive published to date. The second Einstein@Home search of LIGO S5 data (code name "S5R3") constituted a further major improvement regarding search sensitivity. As opposed to previous searches, the ensuing results were already combined on the volunteers' computers via a Hough transform technique. This method matched filtered results from 84 data segments of 25 hours each, parameters from which came from both 4 km LIGO Hanford and Livingston instruments. On 7 May 2010, a new Einstein@Home search (code name "S5GC1"), which uses a significantly improved search method, launched. This program analyzed 205 data segments of 25 hours each, using data from both 4 km LIGO Hanford and Livingston instruments. It employed a technique which exploited global parameter space correlations to efficiently combine the matched filtering results from the different segments. Results from an Einstein@Home all sky search for continuous gravitational waves in LIGO S5 data were published on 13 February 2013. In the most sensitive frequency band of the search (a half Hertz band at 152.5 Hertz), the presence of periodic gravitational waves with strain amplitude larger than 7.6×10−25 could be excluded at 90% confidence. Overall, the search was 3 times as sensitive as previous Einstein@Home searches in LIGO S5 data. Details of the two stage follow up procedure for signal candidates used in this study were published on 25 June 2014. A search for high frequency (1249 Hertz to 1499 Hertz) continuous gravitational waves in LIGO S5 data by Einstein@Home, published on 26 September 2016, was the only such search in LIGO data. No signal candidates were identified. The search excluded neutron stars with spin frequencies between 625 Hertz and 770 Hertz and with ellipticities greater than 2.8×10−7 closer than 100 parsec to Earth. Data from LIGO 6th science run (S6) were analyzed by Einstein@Home and the results were published on 18 November 2016. No signal was found and the search set the most stringent upper limits for an all sky search for continuous gravitational waves at the time of publication. In the most sensitive frequency band between 170.5 Hertz and 171 Hertz there were (with 90% confidence) no continuous gravitational waves with a strain amplitude of more than 5.5×10−25 detected. At frequencies of 230 Hertz, the search results exclude neutron stars with ellipticities greater than 10−6 within 100 parsecs of Earth. Einstein@Home conducted a directed search for continuous gravitational waves from the central object in the supernova remnant Cassiopeia A. It used data from the LIGO S6 run and searched over a range of frequencies from 50 Hertz to 1000 Hertz, because the spin frequency of the central object is unknown. No signal was found. The upper limits on gravitational wave emission from Cassiopeia A were the most stringent at the time of publication, about a factor two lower than previous upper limits. On 28 December 2016 results from a follow up of the all sky search for continuous gravitational waves in LIGO S6 data were published. Out of a total of 3.8 × 1010 signal candidates from the earlier search, the 16 million most promising were analyzed using a four stage hierarchical process. No candidate was found to be consistent with an astrophysical source of continuous gravitational waves. In the frequency band between 170.5 Hertz and 171 Hertz the upper limit (90% confidence) on the strain amplitude was 4.3×10−25, a factor 1.3 lower than in the previous search. Searches for continuous gravitational waves are limited by the available computing power. Within the project, research on improving the sensitivity of the searches with new methods is conducted. In late 2017 two publications were published, describing improved methods of candidate clustering in the hierarchical searches and new “veto” methods that distinguish between astrophysical continuous gravitational waves and detector artifacts mimicking them. Both these new methods were employed in the first Einstein@Home all sky search for continuous gravitational waves in Advanced LIGO data from the first observing run (O1), the results of which were published on 8 December 2017. The first part of the search investigated the lower end of the LIGO frequency band between 20 Hertz and 100 Hertz. No signals were found. The most stringent upper limit (90% confidence) on the gravitational wave strain amplitude set by the search was 1.8×10−25 at a frequency of 100 Hertz. An Einstein@Home study on how to optimally use the limited computing power for directed searches (where prior information on the target object such as the sky position is available) was published on 31 January 2018. It describes the design of searches for continuous gravitational waves over a wide frequency range from three supernova remnants (Vela Jr, Cassiopeia A, and G347.3). The results from the directed Einstein@Home search for continuous gravitational waves from the central objects of the supernova remnants Vela Jr., Cassiopeia A, and G347.3 was published on 29 July 2019. It covered a frequency range from 20 Hertz to 1500 Hertz and used data from LIGO’s first observing run O1. No signal was found and the most stringent upper limit at the time of publication were set, improving earlier results by a factor of two for all three targets. A follow up of the Einstein@Home search for continuous gravitational waves from the central objects of the supernova remnants Vela Jr., Cassiopeia A, and G347.3 was published on 29 June 2020. It investigated the most promising 10,000 candidates from the previous search and followed them up in two stretches of data from LIGO’s second observing run (O2). A single candidate associated with G347.3 remained as a possible signal after the follow up, but was not conclusively confirmed based on gravitational wave data. Archival X ray data were searched for pulsations at the putative rotation frequency of the neutron star and its integer multiples. No signal was found. It is expected that data from LIGO’s third observing run (O3) will suffice to shed light on the nature of this potential candidate. On 8 March 2021 results from an Einstein@Home all sky search for continuous gravitational waves in LIGO O2 data were published. It used an eight stage follow up process and covered a frequency range from 20 Hertz to 585 Hertz and reached the highest sensitivity for any all sky survey below 500 Hertz. Six candidates were found after all follow up stages. They are consistent with and caused by validation hardware injections in the LIGO instruments. No other signal was found. The most stringent upper limit (90% confidence) was set in a 0.5 Hertz band at 163 Hertz at a gravitational wave strain amplitude of 1.3×10−25. The results begin to probe neutron star astrophysics and population properties. They exclude neutron stars with rotation frequencies above 200 Hertz with ellipticities larger than 10−7 (which are predicted by some models of neutron star crusts) closer than 100 parsec. Results from a dedicated Einstein@Home search for continuous gravitational waves from the central object of the supernova remnant G347.3 was published on 5 August 2021. In the analysed frequency range between 20 Hertz and 400 Hertz no signal was found. The derived upper limits correspond to ellipticities of less than 10−6 for most of the frequency band. In the most sensitive frequency band at 166 Hertz the upper limit (90% confidence) on gravitational wave strain is 7.0×10−26. In July 2023, the results of an all sky search for continuous gravitational waves in the public LIGO O3 data were published. The search was the most sensitive at that time for gravitational waves with frequencies between 2o Hertz and 800 Hertz and with spin downs of up to −2.6×10−9 Hz s−1. No astrophysical gravitational wave signal was identified, and all candidate signals could be attributed to artificial signals injected into the LIGO data for validation purposes. The results exclude the existence of isolated neutron stars spinning at rotational frequencies of more than 200 Hertz with ellipticities larger than 5×10−8 closer than 100 parsec.
Радио деректерін талдау және нәтижелері
2009 жылдың 24 наурызында Einstein@Home жобасы Пуэрто-Рикодағы Аресибо обсерваториясынан PALFA консорциумы алған деректерді талдауға кіріскені туралы хабарланды. 2010 жылдың 12 тамызында Einstein@Home жобасы PSR J2007+2722 жаңа бұзылған екілік пульсарды тапқандығын жариялады; бұл осы күнге дейін табылған осындай пульсарлардың ішіндегі ең жылдам айналатын болуы мүмкін. Ресей мен Ұлыбританиядан келген Einstein@Home еріктілерінің компьютерлері PSR J1952+2630-ды ең жоғары статистикалық маңыздылықпен байқады. 2012 жылдың 15 мамырына дейін ATI/AMD графикалық карталары үшін жаңа қосымша шығарылды. OpenCL-ді пайдалану арқылы жаңа қосымша әдеттегі CPU-да жұмыс істеуден он есе жылдам болды. 2013 жылдың 22 шілдесінде радио пульсарларды іздеудің Android қосымшасының нұсқасы жарияланды. CPU қосымшасы сияқты Android қосымшасы да Аресибо обсерваториясының деректерін өңдейді. 2013 жылдың 20 тамызында Паркстың көп сәулелі пульсарлық зерттеуінің деректері бойынша 24 пульсардың табылуы жарияланды. Бұл пульсарлар бұрынғы талдаулар мен қайта талдаулар кезінде назардан тыс қалған. Табылған пульсарлардың алтауы екілік жүйелерде орналасқан. PALFA деректері бойынша екілік нейтрон жұлдызының табылуы 2016 жылдың 4 қарашасында жарияланды. PSR J1913+1102 нейтрон жұлдыз серігімен 4,95 сағаттық орбитада. Релятивистік периастронның озық жылжуын өлшеу арқылы жүйенің жалпы массасы 2,88 күн массасы болып анықталды, бұл ең ауыр екілік нейтрон жұлдызы B1913+16 массасына ұқсас. 2021 жылдың тамызында PALFA консорциумы Einstein@Home арқылы табылған 13 радио пульсардың уақыттық талдауын жариялады. 2023 жылдың 31 қазанында жоба "Пулсар іздеушілер" деп аталатын жаңа Zooniverse жобасын іске қосу туралы хабарлады. Бұл жобада азаматтық ғалымдар үлкен Аресибо телескобының PALFA пульсарлық зерттеуінен алынған Einstein@Home талдауының нәтижесінде туындаған пульсар кандидаттарының диагностикалық графиктер жиынтығын визуалды түрде қарап, жіктейді. Мақсаты – осы деректерде жаңа пульсарларды анықтау. 2023 жылдың желтоқсанына қарай Einstein@Home жобасы барлығы 55 радио пульсарды тапты: 24-і Паркс көп сәулелі зерттеу деректерін пайдаланып, 31-і Аресибо радио деректерін пайдаланып (оның ішінде екеуі Аресибо екілік радио пульсарларын іздеуден және 29-ы Аресибо обсерваториясының PALFA макеттік спектрометрі деректерін пайдаланып).
Гамма сәулелері деректерінің талдауы және нәтижелері
2011 жылдың 1 шілдесінде жоба Ферми гамма сәулелі ғарыш телескобының бортындағы Үлкен аудандағы телескоптан алынған деректерде пульсарларды іздеу үшін жаңа қолданбаны жариялады. 2013 жылдың 26 қарашасында LAT деректерінде төрт жас гамма сәулелі пульсардың табылуы жарияланды. Барлық төрт пульсар біздің Галактикамыздың жазықтығында орналасқан, олардың айналу жиілігі 10 Герцтен кем және сипаттамалық жасы 35 000 мен 56 000 жыл аралығында. Бұл пульсарлардың ешқайсысынан радио толқындар байқалған жоқ. Гамма сәулелі пульсар PSR J1906+0722 табылуы 2015 жылдың 4 тамызында жарияланды. Бұл жаңалық 2012 жылдан бері күдіктелген нысанның пульсарлық табиғатын растады. Пульсар жас және энергетикалық. 2009 жылдың тамызында ол гамма сәулелі пульсардан байқалған ең үлкен ақаулардың бірін бастан өткерді. Келесі іздеу кезінде радио пульсациялар байқалмады, сондықтан PSR J1906+0722 радио тыныш болуы мүмкін. Гамма сәулелері импульстерінің келу уақытын есептеудің озық әдістері астрофизикалық қасиеттердің параметрлерін анықтауды жақсарту үшін енгізілді. 2016 жылдың 16 қарашасында PSR J1208−6238 – ең жас белгілі радио тыныш гамма сәулелі пульсардың табылуы және уақыт өлшеулері жарияланды. Оның шамамен жасы 2700 жыл болса да, супернованың қалдықтары немесе пульсарлық жел тұмандығының белгілері табылмады. 2017 жылдың 11 қаңтарында Ферми LAT каталогынан 118 анықталмаған пульсарға ұқсас көздерді зерттеудің алғашқы нәтижелері жарияланды. Барлығы 13 жаңа пульсар табылды. Олардың көпшілігі жас, бірнеше оннан жүз мың жыл бұрын суперноваларда пайда болған. Сауалнамада қолданылған әдістер мен табылған мәліметтер екі мақаланың біріншісінде жарияланды. Екінші мақалада 13 гамма сәулелі пульсардың екеуінен шыққан әлсіз радио пульсациялар туралы хабарланды және гамма сәулелері мен радио импульстерінің профильдерін әртүрлі геометриялық эмиссия модельдерімен модельдеу ұсынылды. Эйнштейн@Home жобасының импульсті гамма сәулеленуі арқылы табылған екі миллисекундтық пульсардың табылуы 2018 жылдың 28 ақпанында жарияланды. 348 Гц жылдамдықпен айналатын PSR J1035−6720 радио импульстерін байқауға болады, олар келесі іздеу кезінде табылды. PSR J1744−7619 – бұл радио тыныш миллисекундтық пульсар. Жоба сонымен қатар екілік жүйелердегі гамма сәулелі пульсарларды іздестіретінін мәлімдеді, оларды табу қосымша орбиталық параметрлерге байланысты қиынырақ. PSR J1653 0158, шамамен екі күн массасы бар нейтрон жұлдызы және 508 Гц ең жоғары айналу жиіліктерінің бірі, ортақ масса орталығын тек Күн массасының 1% серігімен айналады. Орбиталық кезең 75 минут, бұл кез келген салыстырмалы екілік жүйеден қысқа. Бұл жаңалық ГПУ-мен жылдамдатылған модификацияланған гамма сәулелі пульсарларды іздеу кодының нұсқасын пайдалану арқылы табылды, оған екілік орбиталық параметрлер кірді. Іздеу барысында радио толқындар табылмады. Пулсардан гравитациялық толқындар іздеу кезінде мұндай сәулелер табылмады. Бұл пульсар қара жесір пульсарлар деп аталатын классқа жатады. Пулсар өзінің серігін энергетикалық сәулеленуімен және бөлшектер ағынының әсерінен буландырады. Аблецияланған материал екілік жүйедегі плазма бұлтын толтырады, ол радио толқындарын сіңіреді, бірақ гамма сәулесін сіңіре алмайды. 2021 жылдың 2 ақпанында ерекше екілік жүйедегі гамма сәулелі пульсардың екінші табылуы туралы хабарланды. Бұл "redback" миллисекундтық пульсарлық жүйе деп ойланды, бірақ нейтрон жұлдызынан ешқандай пульсациялар байқалмады. Жүйенің орбиталық параметрлерін шектеу үшін пульсардың оптикалық бақылаулары қолданылды. Осылайша, гамма сәулелерінің импульстерін іздеу үшін Einstein@Home көмегімен 5,5 сағаттық орбитада 377 Гц жылдамдығында айналатын аз массалы пульсар табылды. Гамма сәулелерінің дәлдікпен уақыт белгіленуі орбиталық кезеңнің он миллисекундқа дейінгі болжауға болмайтын өзгерістерін анықтады. Олар магниттік белсенділігімен байланысты серіктің массасының таралуындағы өзгерістермен байланысты болуы мүмкін, бұл өз кезегінде сыртқы гравитациялық өрістің өзгеруі арқылы пульсар орбитасына әсер етеді. Ферми LAT деректері бойынша бұрын белгісіз 14 гамма сәулелі пульсардың табылуы туралы жоба 2021 жылдың 15 маусымында жариялады. 2023 жылдың қарашасында Гамма сәулелі пульсарлардың үшінші Ферми үлкен аймақтық телескопы каталогы жарияланды. Каталогта 39 пульсар бар, олар Einstein@Home әдісімен ашылған, ал 14 - Einstein@Home әдісімен үлкен есептеу кластерінде іске асырылған. Каталогта сондай-ақ болашақта гамма сәулелерінің импульстарын іздеу үшін мақсат бола алатын 13 үлкендікпен ұқсас жүйелер бар. 2023 жылдың желтоқсанына қарай, Einstein@Home жобасы Ферми LAT деректерінде 39 гамма сәулелі пульсарды тапқан.