La respuesta oficiosa de LIGO a las críticas a su análisis de GW150914

La trampa del análisis de Fourier enventanado. Una señal de espectro finito es infinita en tiempo. El análisis de Fourier de una serie temporal usando una ventana en tiempo requiere un filtro de bordes suaves para la ventana; en caso contrario aparecerán correlaciones espurias asociadas al tamaño de la ventana y su relación con la frecuencia de muestreo. El reciente artículo que afirma que las señales de LIGO son solo ruido comete este error, según Ian Harry, miembro de la Colaboración LIGO. Su respuesta es oficiosa, pero razonable. Pronto habrá una respuesta oficial.

Permíteme que resuma la respuesta oficiosa de Ian Harry, “A Response to “On the time lags of the LIGO signals” (Guest Post),” Sean Carroll Blog, 18 Jun 2017, al polémico artículo contra LIGO de James Creswell, Sebastian von Hausegger, …, Pavel Naselsky, “On the time lags of the LIGO signals,” arXiv:1706.04191 [astro-ph.IM]. En este blog también puedes leer mis comentarios en “Virgo se une a LIGO en la búsqueda de ondas gravitacionales,” LCMF, 17 Jun 2017 (no titulé mencionando las críticas porque no era mi objetivo en dicha entrada darles bombo).

Dibujo20170620 fourier phase 32 seconds gw150914 vs gaussian noise ian harry ligo

Creswell et al. toman los 32 segundos de datos en los que se encuentra la señal GW150914 que dura 0,2 segundos (LIGO Open Science Data). Obtienen su espectro usando la Transformada Rápida de Fourier (FFT, siglas de Fast Fourier Transform), filtran las resonancias localizadas (bien caracterizadas en el detector) y aplican la transformada inversa. Aplican un análisis de correlación cruzada a la señal resultado del proceso anterior para los detectores de Hanford y Livingston. Observan que el ruido está correlacionado, con lo que sugieren que la señal GW150914 es espuria y debida al ruido.

Harry repite su análisis para los 32 segundos de la señal de Hanford y para una señal artificial generada con ruido gaussiano (32 segundos recortados de una señal periódica de 180 segundos). Como muestra la figura de arriba, la señal gaussiana (figura derecha) muestra una correlación aún más fuerte que la señal de LIGO (figura izquierda). ¿Por qué? Porque al recortar a 32 segundos la señal de 180 segundos se rompe su periodicidad y aparece una discontinuidad ficticia (lo que equivale a aplicar un filtro rectangular a la señal). La correlación es debida a esta discontinuidad (y debe ser evitada aplicando un filtro de extremos suaves).

Los códigos usados por Harry (escritos en IPython) están disponibles para quien quiera repetir su análisis. En su opinión, Creswell et al. caen en la trampa del análisis de Fourier enventanado (windowed Fourier analysis), la misma trampa en la que caen muchos estudiantes (yo nunca he impartido clases de análisis de Fourier, pero fui alumno hace casi 30 años y lo observé en mis compañeros).

Post completo en: La Ciencia de la Mula FrancisNaukas

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