¿Es posible producir ondas gravitacionales artificialmente?

Question

1. ¿Por qué no hacen una pelota con irregularidades, digamos del tamaño de una pelota de tenis, luego la hacen girar muy rápidamente, de modo que produzca ondas gravitacionales como una estrella giratoria con irregularidades en ella? ¿No es posible eso con nuestra tecnología actual?

2. Además, dado que las ondas gravitacionales pueden causar dilatación del tiempo, ¡no podríamos hacer algún tipo de máquina del tiempo con ese concepto?

Answer 1

Calcular la potencia emitida como ondas gravitacionales es relativamente sencillo, y encontrarás una descripción en cualquier trabajo avanzado sobre RG. Encontré una buena descripción en Gravitational Waves: Sources, Detectors and Searches. Para resumir una gran cantidad de álgebra, la potencia emitida como ondas gravitacionales por un objeto en rotación es aproximadamente:

$$ P = \frac{32}{5} \frac{G}{c^5} I_{zz}^2 \epsilon^2 \omega^6 $$

donde $\omega$ es la frecuencia angular de la rotación y $I_{zz}^2 \epsilon^2$ está relacionado con la geometría (momento cuadrupolo) del objeto en rotación.

El problema es ese factor de $G/c^5$:

$$ \frac{G}{c^5} \aproximadamente 3 \times 10^{-53} $$

Este es un número tan pequeño que nada que podríamos concebir en el laboratorio podría producir una cantidad detectable de ondas gravitacionales. Se necesita un objeto con un gran momento cuadrupolo, como un binario de estrellas de neutrones, para producir alguna emisión mensurable.

Answer 2

Las ondas gravitacionales son débiles. La razón por la que tratamos de encontrarlas provenientes de grandes cuerpos astronómicos es porque necesitamos una gran cantidad de masa para producir una onda gravitacional medible.

Como puedes ver, la gravedad es muy débil en comparación con otras fuerzas fundamentales. Por eso necesitamos masas enormes para medirlas.

No podrías hacer una máquina del tiempo con una onda gravitacional por la misma razón por la que no puedes hacer una máquina del tiempo con gravedad o yendo a una velocidad cercana a la de la luz.

Answer 3

Sigo creyendo que la fusión de agujeros negros es la forma más eficiente.

Si podemos crear binarios de micro agujeros negros en un laboratorio, y dejar que se fusionen, pueden emitir una cantidad significativa de ondas gravitacionales. Ajustando las trayectorias correctamente, la cantidad de energía irradiada a través de la radiación gravitacional puede ser de hasta un 9.95% de su masa en reposo. No dejen que colisionen cara a cara, lo que solo emite el 0.2% de la energía. Aunque es muy difícil crear micro agujeros negros y modular la radiación, sigue siendo la forma más práctica en mi opinión.

Dado que la relatividad general es una teoría no lineal, una fuente fuerte de radiación gravitacional es más eficiente que su contraparte débil.

Cita: Sobre la masa radiada por la fusión de binarios de agujeros negros