¿Las ondas gravitacionales afectan la luz?

La verdad del asunto es que no lo sabemos. Los gravitones son una teoría que se está aceptando lentamente, pero simplemente hay poca evidencia que los respalde como una teoría viable sobre cómo funciona la gravedad. La gravedad sigue siendo solo la noción mágica que se ideó hace siglos. Solo sabemos que la gravedad no es constante y es la única fuerza que no se ajusta a la teoría de la relatividad. Sabemos esto porque el camino y la dirección de las galaxias distantes en nuestro universo en expansión no se mueven en las direcciones que esperan nuestras matemáticas gravitacionales. Algo está mal allí.

Algunos de nosotros estamos seguros de que las partículas de luz son cosas físicas y, como todas las cosas físicas, se adhieren a las leyes de la gravedad. Así como lo hacen nuestros cuerpos.

Creo que su pregunta es por qué la luz que nos llega desde estrellas distantes no brilla, como podría suceder cuando alguien que sostiene una linterna apuntando hacia usted la mueve de derecha a izquierda o de arriba a abajo a través de su visión. Incluso si la estrella se moviera de izquierda a derecha o de arriba a abajo (lo cual no es así), aún no brillaría, porque su luz emana desde todos los ángulos, no un flujo constante como una linterna enfocada. Y aunque la luz de las estrellas se dobla por la gravedad de otros sistemas solares, planetas e incluso otras galaxias, permanece doblada. No rebota de vuelta a su camino original como un resorte. Por lo tanto, cuando llega a ti, es una corriente constante en un camino bastante recto desde su último punto de flexión.

Lo más interesante de su pregunta es que las partículas de luz también se ven afectadas por la gravedad de nuestro Sol y la Tierra. Lo que significa que las partículas de luz de la estrella probablemente estén en una ligera curva cuando lleguen a nuestros ojos mientras estamos parados en esta enorme bola gravitatoria llamada Tierra. Personalmente, creo que los planetas atraen partículas de luz, así como neutrinos, electromagnéticamente. Pero esa no es una teoría popular.

Creo que podría estar interesado en aprender cómo funcionan nuestros ojos, las retinas son golpeadas por miles de millones de partículas de luz desde diferentes ángulos de flexión constantemente. Todo lo que vemos se debe a los fotones que rebotan en los objetos y luego en nuestros ojos, que tienen bastones y conos que los convierten en visión neuronal. Aunque las partículas podrían haber rebotado 100 veces o más en las cosas antes de llegar a nuestros ojos, están en un camino directo y directo desde el último objeto en el que rebotaron, dándonos el color distintivo de ese objeto. Se vuelve un poco más complicado que eso con la noción de partículas de luz que emanan en ondas, pero todo es relevante.

La gravedad "dobla" la luz, predicha con la teoría de la relatividad y posteriormente observada: ¿cómo logran este efecto la gravedad y las ondas gravitatorias?

Concibo la pregunta como una que se refiere a la Relatividad General (GR), que es una teoría completamente clásica, y no a una (hasta ahora perdida) teoría de la Gravedad Cuántica.

El punto de vista de la Relatividad General es que los marcos de referencia de caída libre son verdaderos marcos de inercia (es decir, donde se cumple la primera ley de Newton). Así, vista desde dentro de un marco en caída libre, la luz sigue una línea recta: una persona dentro de un ascensor en caída libre verá un rayo de luz recto. Entonces, otra persona, de pie sobre suelo firme en el exterior del ascensor de caída libre, verá una línea de curvatura.

De lo anterior, está claro que todo lo que tiene un campo gravitatorio desviará los rayos de luz. Las masas claramente vienen con un campo gravitatorio. Y debido a la equivalencia de masa y energía,$E=m c^2$, todo lo que tiene energía, también tiene un campo gravitatorio.

Sin embargo, la densidad de energía de una onda gravitacional es pequeña. Entonces el efecto de flexión será pequeño.

Sin embargo, el "brillante" al que te refieres se puede observar si las ondas gravitacionales son enormes: esto es exactamente lo que hizo LIGO con las ondas gravitacionales derivadas de la fusión de agujeros negros.

La gravedad "dobla" la luz, predicha con la teoría de la relatividad y posteriormente observada: ¿cómo logran este efecto la gravedad y las ondas gravitatorias?

Los físicos tienen la esperanza de que la gravedad se cuantificará de manera similar a las otras tres fuerzas, y que las ondas gravitacionales son una confluencia de gravitones. Existe la relatividad general clásica en la que los fotones/luz siguen la distorsión del tensor de energía de tensión debido a una fuente gravitacional de una estrella, la geodésica y la curva. En una vista mecánica cuántica, los fotones interactúan con gravitones virtuales y cambian de dirección para doblarse.

y no debería este efecto estar presente dondequiera que haya gravedad,

dondequiera que haya gravedad, en el marco QM habrá una interacción fotón gravitón, pero será de orden superior y la constante gravitatoria es muy, muy pequeña,

por ejemplo, ¿no debería haber un "efecto brillante" al observar estrellas/galaxias distantes ya que su luz emitida se "dobla" de un lado a otro (como el brillo de una ola de calor)?

El fotón/luz se desvía cuando pasa muy cerca de los pozos gravitacionales, pero la probabilidad de cambiar de dirección al azar (brillante) es muy pequeña, no detectable debido a la constante gravitacional.

El experimento LIGO tiene una precisión espacial enorme, por lo que puede detectar pequeñas distorsiones del espacio a partir de una onda gravitatoria que pasa, que afectan a la luz láser del experimento. Estas condiciones no se mantienen para la luz general de las estrellas. La onda gravitatoria de los experimentos LIGO se construye con gravitones reales, construyendo la onda gravitatoria (por supuesto, suponiendo una cuantización de la gravedad análoga a las otras tres fuerzas). Las interacciones de la luz al doblarse alrededor de las estrellas se efectúan mediante el intercambio de gravitones virtuales, el campo gravitatorio. LIGO es un detector de ondas gravitacionales.