¿Cómo afecta el espacio-tiempo curvo a las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales se dispersarán en campos gravitatorios fuertes. Uno esperaría eso solo del principio de equivalencia, como afirma Lawrence Crowell. Es básicamente como lentes de luz. También puede tener estimaciones más sofisticadas de cuánto.

El artículo de arxiv de 2008 calcula la dispersión, la absorción y la reflexión de las ondas gravitacionales de los agujeros negros, específicamente los agujeros negros de Kerr, y encuentra relaciones interesantes entre las polarizaciones y helicidades de las ondas gravitacionales, y la rotación y orientación de los agujeros negros. Ver https://arxiv.org/abs/0801.3805. Calcula resultados bastante exactos. Se calculan las secciones eficaces de dispersión y los coeficientes iónicos de absorción y reflexión. La principal dependencia, además de la polarización, las helicidades y las relaciones con el sentido y el eje de rotación del agujero negro, es con respecto al radio del horizonte sobre la longitud de onda de la onda y la relación entre el momento angular y la masa (es decir, el momento angular normalizado con un máximo de 1). En 2008, las ondas gravitacionales aún no se habían detectado directamente, pero al final especularon un poco sobre las posibles consecuencias de la observación, pero sin números específicos de tensión gravitacional conectados a sus ecuaciones.

Es cierto que las ondas gravitacionales no interactúan mucho con la materia directamente, pero se verán afectadas, y con interferómetros más grandes podríamos ver algunos efectos. Aún así, la astronomía de ondas gravitacionales probablemente cuenta más con lo que se puede observar a partir de la detección de objetos que pueden producir una gran cantidad de radiación gravitatoria, agujeros negros y estrellas de neutrones, agujeros negros supermasivos que acumulan materia u objetos masivos compactos, ondas gravitatorias cosmológicas, a partir de explosiones. y el colapso de supernova, y otros. Es un campo floreciente. El artículo de wiki resume mucho de lo que estarán buscando. Ver https://en.m.wikipedia.org/wiki/Gravitational-wave_astronomy

Una onda gravitatoria débil con$\square \hat h_{++}~=~0$y$\square \hat h_{\times\times}~=~0$es similar a una onda electromagnética. Podríamos pensar en el gravitón débil como una especie de "difotón", por lo que la onda gravitacional es similar a una onda electromagnética con dos direcciones de polarización. También interactúa mucho más débilmente.

La onda gravitacional es entonces una onda sin masa con un cierto contenido de energía y masa y, por lo tanto, se comportará en un campo de gravedad estacionario como lo haría cualquier otro campo u onda sin masa. Esto está garantizado por los principios de equivalencia de Einstein. Esto significaría entonces que una onda gravitatoria se reflejaría alrededor de un campo de gravedad estacionario, como un agujero negro o una galaxia elíptica.

Se necesitarían más de tres detectores estilo LIGO para medir esto. Con solo tres esto no aparecería. Es posible que esto se pueda medir si la fuente de una onda gravitacional está asociada con una galaxia distante o un cuásar en una lente gravitatoria observada ópticamente.

Espero que obtenga una respuesta adecuada de un experto, pero en caso de que no la tenga, no creo que un agujero negro tenga mucho efecto en las ondas gravitacionales.

Digo esto porque hice una pregunta similar anteriormente y creo que me quedó claro con respecto a la pequeña cantidad de dispersión involucrada.

De agujeros negros y ondas gravitacionales

Debido a la debilidad del acoplamiento de la gravedad con la materia, las ondas gravitatorias experimentan muy poca absorción o dispersión, incluso cuando viajan distancias astronómicas. En particular, se espera que las ondas gravitacionales no se vean afectadas por la opacidad del universo muy primitivo antes de que el espacio se volviera "transparente"; las observaciones basadas en la luz, las ondas de radio y otras radiaciones electromagnéticas más atrás en el tiempo son limitadas o no están disponibles. Por lo tanto, se espera que las ondas gravitacionales tengan el potencial de abrir un nuevo medio de observación del universo muy primitivo.

De la dispersión de ondas gravitacionales

En principio, pueden sufrir la dispersión de objetos masivos al igual que las ondas electromagnéticas se dispersan de las partículas cargadas. Desafortunadamente, el efecto es muy, muy, muy débil. Ya es bastante difícil ver dos agujeros negros chocar y fusionarse. Cualquier detalle fino, como la dispersión, es indetectable con los detectores actuales y probablemente futuros.