¿Existen las ondas gravitacionales dipolares?

Parece haber cierta controversia (ver A , B ) sobre este tema, por lo que estoy publicando una nueva pregunta para discusión y aclaración.

Por definición, no se puede acelerar el centro de masa de un sistema cerrado (para hacerlo se necesitaría una fuerza externa al sistema). Entonces, vistas desde lejos, las ondas gravitatorias que irradian desde un sistema cerrado solo pueden provenir de una redistribución acelerada de masa dentro del sistema (efecto cuadrupolar). (Por cierto, las ondas radiantes se definen con una dependencia de 1/r de la distancia, en lugar de 1/r 2 para los campos gravitatorios estáticos locales).

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A distancias intermedias (grandes en comparación con algún componente del sistema pero pequeñas en comparación con todo el sistema), la situación es menos clara. Por ejemplo, en un sistema de órbita binaria con dos masas compactas, podría estar a una gran distancia de una masa en comparación con su diámetro, pero a una distancia pequeña en comparación con la separación de las dos masas. Entonces, surge la pregunta: ¿existe un régimen en el que los efectos gravitatorios decaigan casi como 1/r con la distancia a una masa individual? Una masa individual no representa un sistema cerrado y no está limitada por el efecto de cuadrupolo, por lo que esta radiación podría verse como una fuente dipolar.
Varios autores exploran la idea de que la radiación cuadripolar se puede derivar como el residuo que queda de la cancelación parcial de los campos dipolares radiantes [ C ,D ]. Los campos dipolares de diferentes fuentes dentro del sistema cerrado no se cancelan por completo porque las fuentes no están colocadas exactamente. Algunos de estos análisis invocan la aproximación gravitoelectromagnética como analogía con el electromagnetismo.

Hasta cierto punto, esto es semántica sobre lo que constituye un campo radiante, o quizás separar las fuentes es solo una invención matemática. Pero parece que se podría medir una respuesta mirando simulaciones numéricas para ver si realmente hay una 1 / r régimen no demasiado lejos de una u otra de las dos masas pero todavía cerca o dentro del sistema total.

Agradecería cualquier comentario y consejo.

Respuestas (1)

Parece haber cierta controversia (ver A, B) sobre este tema, por lo que estoy publicando una nueva pregunta para discusión y aclaración.

No veo ninguna controversia indicada en los dos enlaces. No, no hay ondas gravitacionales que sean dipolos, y esto no es controvertido.

La multipolaridad de una onda no es algo que pueda detectarse localmente. Es una descripción del patrón de onda como un todo. Matemáticamente, es un problema de valores propios. Como ejemplo físico, si observo la presión del aire en un punto en función del tiempo, no obtengo información sobre si la onda de sonido era radiación monopolar o dipolar. La multipolaridad no es una propiedad que pueda asignarse al campo cercano.

buen comentario. De acuerdo, no hay controversia sobre el hecho de que el campo lejano que irradia un sistema cerrado depende únicamente de las fluctuaciones en la distribución de masa (el llamado efecto cuadrupolo). La pregunta se refiere al 'campo lejano' de un objeto que forma parte de un sistema cerrado pero cuyo impulso no se conserva. Es cierto que las palabras 'campo lejano' necesitan alguna definición.
user286839 Por simetría, el patrón de campo en coordenadas giratorias está fijo en el espacio. Se puede descomponer en un campo lejano que irradia desde una fuente de cuadrupolo puntual en el centro y un par de fuentes puntuales que proporcionan el campo estático de cada masa. Restar esos campos daría una imagen extraña, pero tal vez algo en el comportamiento del campo alrededor de cada masa podría identificarse como una contribución dipolar.
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