Simulação da resposta do detector Mário Schenberg a ondas gravitacionais oriundas de fontes astrofísicas / Simuling the response of the Mario Schenberg detector to gravitational waves from astrophysical sources

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

20/05/2005

RESUMO

A Teoria da Relatividade Geral de Einstein nos diz que as ondas gravitacionais podem excitar os modos quadrupolares de vibração de corpos elásticos. Utilizando-se deste conceito, alguns detectores de ondas gravitacionais de massa ressonante estão sendo contruídos ou em desenvolvimento. Um deles é o Mario Schenberg. Este instrumento consiste de uma esfera suspensa por isolantes vibracionais e mantida sob temperaturas criogênicas (~4.2K no primeiro estágio). Transdutores eletro-mecanicos (paramétricos) são acoplados à superfície da esfera a fim de monitorarem os modos quadrupolares (além dos monopolares). Neste trabalho apresentamos um modelo computacional/matemático o qual estamos desenvolvendo através da adoção de uma teoria elástica linear. Deste modelo, obtemos as freqüências de ressonancia do sistema acoplado. Este sistema utiliza 6 transdutores de dois modos radiais, os quais são dispostos seguindo a configuração do Icosaedro Truncado. Utilizando-se desta configuração, obtemos um total de 17 modos de ressonância (5 da esfera e 12 dos transdutores) cujas freqüências encontram-se entre 3.17 − 3.24 kHz. Resolvemos a equação de movimento do sistema, simulamos o comportamento do detector e extraímos os dados de saída. Também, resolvemos o problema inverso e encontramos (numericamente) a função de transferência do instrumento (filtro inverso). Quando os ruídos habituais (térmico,backaction, de série, etc) são adicionados ao sistema, encontramos uma banda de sensibilidade de ~70 Hz. O detector apresenta h~ 10−21 Hz1/2 centrados em 3206.3 Hz. Construímos um código computacional para determinar a direção e as polarizações da onda (solução do problema inverso) em tempo real (enquanto os dados vão sendo adquiridos), para o caso com altas razoes sinal-ruído. O filtro digital utilizado é um passa-banda simples, porém a aplicação de outros filtros, como os filtros de correlação (matched filters), também foi avaliada. Os dados usados nos testes do código eram simulados, contendo tanto sinal de uma fonte como ruído instrumental. As fontes de ruídos do detector incluem o ruído térmico da antena, o back action, os ruídos de fase e de série e o ruído térmico das massas acopladas dos transdutores. O ruído simulado leva em conta todas estas fontes de ruído e o acoplamento antena-transdutores. A função de transferência fo calculada para a antena esférica quando seis trasndutores paramétricos de dois modos estão acoplados. Finalmente, fomos capazes de checar a que distância o detector Schenberg detectaria uma fonte correspondente a um filro de correlação específico. Aqui, apresentamos os resultados destas simulações.

ASSUNTO(S)

astrofÍsica schenberg análise de dados filtragem relatividade geral ondas gravitacionais astrophysics schenberg data processing filtration relativity gravitational

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