Tratando de entender lo que es una onda gravitacional es

Question

A mí me parece que hay un gran interés en la posibilidad de la existencia de las ondas gravitacionales. Varios de ondas gravitacionales de los detectores se han construido, y hay incluso una rama de la ciencia con el objetivo concreto en mente, que es de ondas gravitacionales de la astronomía.

Lo que no entiendo es la diferencia entre ondas gravitacionales como producidos, por ejemplo de la explosión de una supernova, en comparación con el cambio en la gravedad en un punto fijo en el espacio por algún otro efecto como un planeta (o algún otro cuerpo denso) que pasa por el. No un paso denso cuerpo a producir un único pulso de la onda de los más fuertes y los más débiles, a continuación, la gravitación, que viajaba en una ola hasta el infinito?

Por ejemplo, no es el efecto de Júpiter en movimiento a lo largo de su órbita, la producción de más o menos una onda gravitacional que puede ser detectado por los suficientemente sensibles instrumentos de millones de kilómetros de distancia?

Answer 1

La aceleración de las masas de generar ondas gravitacionales, como la aceleración de los cargos de generar ondas electromagnéticas.

Masas en órbita continuamente se están acelerando, por lo que está a la derecha, Júpiter se generan ondas gravitacionales orbitando alrededor de Júpiter, el Sol el centro de la masa. En este caso también hay radiación gravitatoria del sol en órbita alrededor del centro de masa de Júpiter, sistema Sun (que es aproximadamente el radio del sol). Sin embargo, la potencia de la onda emitida es pequeña.

Wikipedia da la siguiente fórmula para la radiación gravitatoria de dos masas en órbita una alrededor de la otra:

$ P = -\dfrac{32}{5} \dfrac{G^4}{c^5}\dfrac{(m_1m_2)^2(m_1+m_2)}{r^5} $

Por Júpiter, sistema Sun esto da alrededor de 200 Vatios - menos de energía que mi nevera usos!

Para dos binarios de estrellas que orbitan muy cerca de este poder puede ser mucho mayor si los dos objetos son tanto las estrellas de neutrones de una masa solar y están separados por 1.9$\times$10$^8$ m, entonces la potencia radiada es de alrededor de 1$\times$10$^{28}$ W, que es bastante mayor.

Usando la ley del cuadrado inverso, las dos fuentes de ondas gravitacionales tienen la misma intensidad, si sus distancias están en la relación 1:10$^{14}$. Ya estamos a punto de 1.5$\times$10$^{11}$ metros de distancia desde el sol, un binario de neutrones par de ondas gravitacionales van a abrumar a la del Sol si están más cerca de lo que alrededor de 10$^{25}$ m de distancia, o alrededor de 1 mil millones de años luz!

Answer 2

Por una ola que normalmente significa una onda plana.

Posiblemente esto es más simple de entender si se consideran las ondas electromagnéticas, como todos estamos familiarizados con ellos. Si estás cerca de algún arreglo de cargos habrá un campo eléctrico en la vecindad, y si las cargas están en movimiento este campo será dependiente del tiempo. Pero normalmente no describir los cambios en el campo eléctrico como una onda, ya que está localizada a los cargos, es decir, si se van lo suficientemente lejos como nos deja de detectar el campo. Por el contrario una onda plana, por ejemplo, una radio de onda de una onda de luz, en principio, viajar indefinidamente en un vacío y puede ser detectado en cualquier distancia.

El mismo argumento se aplica a las ondas gravitacionales. Cerca de cualquier sistema de masas habrá un campo gravitacional que generalmente cambia con el tiempo. Sin embargo, este campo gravitacional no es la propagación es decir, si se van lo suficientemente lejos de las masas ya no se puede detectar. Sin embargo, un plano gravitacional de la onda se propaga, sin necesidad de tener cerca de masas, y se propagan a través de un vacío de forma indefinida.

Answer 3

En principio, su comprensión parece correcto: es simplemente una cuestión de las magnitudes relativas de todas las ondas en cuestión. Cuerpos en órbita mutua hacer emiten ondas gravitacionales y, de hecho, este fenómeno nos da nuestro principal evidencia indirecta de las ondas gravitacionales hasta la fecha: la tasa observada de spindown de la Hulse-Taylor sistema de estrellas binarias desde 1974 es, precisamente, calculado a partir de la relatividad general.

Cuando lleguemos a los cuerpos en el Sistema Solar, la emisión de ondas gravitacionales poderes son realmente minúsculo. Para la Tierra-Sol mutuo órbita, la potencia emitida es de alrededor de 200 watts, en un quadripole patrón de radiación. Este nivel de potencia medio de ondas que estaría muy por debajo de los niveles que actualmente pueden ser detectadas. Ver la página de Wikipedia de Ondas Gravitatorias; esta página tiene la mayoría de la información que usted necesita.

Answer 4

En la mayoría de las situaciones, podemos hacer una distinción entre una onda gravitacional y la cuasi-estática campo gravitacional señalando que una onda gravitacional que se propaga en el espacio en sí mismo. Una vez que dos agujeros negros en el colapso, la onda gravitacional emergentes del evento puede viajar durante años y ser completamente independiente de lo que está sucediendo ahora en la ubicación del agujero negro de la fusión. En cierto sentido, es la realización de la imagen de la fusión en el mismo momento en que la izquierda pero por lo demás es completamente independiente de la excitación de campo.

Esto es muy similar a decir de la radio (electromagnética) ondas: en Algún lugar en el espacio no es una onda de radio, la realización de un discurso de John F. Kennedy, aunque John F. Kennedy se ha ido hace tiempo. Pero el caso de un campo electrostático es muy diferente: no puede haber campo electrostático si la carga se ha ido de la vista. El cuasi-estática de campo puede ser entendido a ser "arrastrados" las fuentes, mientras que una onda gravitacional es "running wild".

Si Júpiter pasa a su alrededor y sentimos que es cuasi-estática de campo, los efectos del campo no son fundamentalmente diferentes de los efectos de las ondas gravitacionales aparte del hecho de que podemos argumentar a partir de la observación de que la fuerza es claramente arrastrado junto con Júpiter. Pero en la práctica hay una distinción muy clara debido a que las escalas de tiempo de las vibraciones de las ondas gravitacionales que se espera que sea mucho más corto. La variación de la gravedad podría ser años en el mejor de Júpiter, porque se tarda $\approx 12$ años en girar alrededor del Sol. Por otro lado, el detectable las ondas gravitacionales que se espera que tenga períodos en los que en la mayoría de las decenas de segundos, pero más como décimas o centésimas de segundos.