Impulsión warp con ondas gravitacionales en el régimen no lineal

Las ondas gravitacionales son estrictamente transversales (al menos en el régimen lineal), también sus amplitudes son pequeñas incluso para eventos de escala cósmica como supernovas o agujeros negros binarios (al menos lejos, tal vez deberíamos preguntarle a algunos físicos ubicados un poco más cerca del centro de la galaxia), pero dejemos todos esos hechos a un lado por un segundo y consideremos una fuente gravitatoria lo suficientemente grande como para generar ondas gravitacionales con amplitudes del orden de la galaxia. Por ejemplo, considere una onda plana como en mi dibujo mediocre:

h α β mi i ( k y y − ω t )

dónde

h α β ≈ 1

entonces la perturbación está en el régimen no lineal

onda gravitacional que reduce las distancias entre las estrellas

dibujo dos objetos lejanos en tres intervalos de tiempo diferentes (es por eso que se repiten 3 veces), el de arriba son los objetos sin la onda gravitatoria, el del medio representa los objetos en la cresta de la onda gravitatoria, y el de arriba uno en la parte inferior representa los objetos en el valle de la ola.

Entonces, mi punto es que las personas solo tendrían que viajar una distancia arbitrariamente pequeña cuando la onda está en el valle (suponiendo polarización circular) incluso si la distancia "normal" (es decir: h m v = 0 ) está a varios años luz de distancia

Además de ser poco práctico para configurar una fuente gravitatoria tan gigantesca, ¿este tipo de impulso warp es válido desde un punto de vista físico? ¿Existen límites físicos para las amplitudes de las ondas gravitacionales en dicho régimen no lineal?

@lursher Supongo que un campo gravitacional lo suficientemente fuerte como para reducir una distancia en una proporción significativa de su valor inicial sería estupendamente no lineal: mucho más fuerte de lo que se describe mediante las ecuaciones de Einstein de campo débil. Estoy muy oxidado en GR: supongo que hay soluciones o aproximaciones de ondas no lineales o comportamientos de ondas conocidos de simulaciones numéricas, y que está invocando estos comportamientos no lineales, ¿verdad?
¿Y cómo se sentiría el aspirante a viajero espacial en una ola tan fuerte? ¿Podría la métrica ser tal que las regiones localmente planas fueran lo suficientemente grandes como para incluir todos los puntos de su cuerpo, de modo que no se establecieran tensiones espaguetizantes?
@WetSavannaAnimalakaRodVance: FWIW: tienes el espacio-tiempo de onda plana, que es una solución exacta a la ecuación de einstein del vacío: arxiv.org/abs/1203.6173
Y si lee el artículo arxiv vinculado, los autores informan una curva nula cerrada en una clase particular de espacio-tiempo de onda plana. Así que me inclino a decir que la respuesta a la pregunta de Lurscher es "probablemente sí", pero luego tienes que hacer preguntas sobre cómo generar ondas gravitacionales suficientemente grandes con la forma de onda correcta usando materia que satisfaga las suposiciones habituales del estilo de censura cósmica.

Respuestas (2)

No creo que puedas usar esto como un motor warp a menos que puedas colimar las ondas de gravedad. Si considera una nave espacial que se mueve a velocidad constante a través de una onda de gravedad, la nave se acelerará y luego se desacelerará nuevamente cuando la onda pase, pero su velocidad promedio no cambiará. La única forma en que podría obtener un efecto neto de la onda es si pudiera moverse de una región de gran amplitud a una de baja amplitud dentro de medio ciclo de la onda. No puedo pensar en ninguna geometría (plausible) que permita esto. Posiblemente podría hacerlo muy cerca de un binario de agujero negro, donde la generación de ondas de gravedad no parece una fuente puntual.

la onda de gravedad no produce ninguna "aceleración" en las partículas de prueba en el sentido tradicional de cambiar el momento neto, es solo una oscilación en la métrica, por lo que la distancia entre los objetos lejanos crece y se reduce en un solo período en una cantidad proporcional a la amplitud de la onda. Entonces, todos los objetos en cada punto de la oscilación gravitatoria están siempre en caída libre.
con respecto a la plausibilidad física, estoy de acuerdo, generalmente es difícil encontrar fuentes de ondas planas, y el hecho de que estemos hablando de su radiación gravitacional no lo hace más realista.
onda de gravedad??

Aquí hay un documento llamado Creación de atajos de espacio-tiempo con formas de onda gravitacionales

Eso parece estar cerca de lo que está hablando, pero con efectos más pequeños y amplitudes de ondas gravitacionales 'más pequeñas'.

Lo que haces es volar tu nave de modo que solo vuele a través de la parte que se encoge de las ondas gravitacionales, por lo que tu viaje se lleva a cabo solo en la parte compacta de algunas ondas que viajan en una dirección transversal a la dirección de viaje elegida.

Por lo tanto, es una gran extensión técnica, pero creo que en realidad es menos audaz que su esquema, también muestra que las ondas lineales producirán el tipo de efecto que está buscando.

En cuanto a los límites físicos del tamaño de las amplitudes de las ondas de las que habla, recuerde que la observación de ondas gravitacionales de GW150914 tenía amplitudes cercanas a 1 (bueno, digamos una décima) en una región de 200 km de ancho aproximadamente, e irradiaba energía a una tasa máxima de 200 masas solares por segundo. Entonces, un radiador del tamaño de una galaxia con amplitudes cercanas a 1 necesitaría algo así como 2 agujeros traseros, cada uno con la masa de 10 millones de galaxias espirales que se fusionan para llegar a esa potencia. (Hice ese cálculo de 10 millones de masa bastante apresuradamente, siéntase libre de verificarlo. Simplemente haga un agujero negro del tamaño de la Vía Láctea y vea cuántas masas solares tomaría).

sí, las amplitudes requeridas son inmensas. Una estimación al revés sugiere que al menos un millón de masas solares deben convertirse en fuentes gravitatorias de bloqueo de fase, girando a 3 km/s, para tener un haz de la amplitud requerida.
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