¿Las ondas gravitacionales crean 'arrastre' en el espacio?

Creo que entiendo su pregunta, pero solo para estar seguro: está diciendo que las ondas gravitacionales producidas por esta nave espacial harán que disminuya su velocidad. El primer problema es que una nave espacial normal con una velocidad constante, o incluso aceleración, no producirá ondas gravitacionales (GW) porque GW requiere un momento cuadripolar de aceleración.

Tienes razón en que un objeto que produce GW termina transfiriendo energía a los detectores ... este fue en realidad uno de los argumentos decisivos de que GW era un fenómeno real y observable . Los GW transportan energía, que se extrae del sistema que la produce. En el caso de un binario, la energía proviene de la órbita, lo que hace que el binario se apriete y eventualmente se una. Esto no es del todo análogo a 'arrastrar', per se , porque 'arrastrar' se refiere específicamente a la interacción disipativa con el medio de fondo . Cuando un electrón se acelera, produce ondas EM, lo que hace que pierda energía... pero no creo que lo consideremos como 'arrastre' de ninguna manera.

Pero , creo que en un espacio-tiempo con ondas gravitacionales propagándose en el$+\hat{z}$dirección, y una nave espacial que viaja en el$-\hat{z}$dirección... la nave espacial experimentaría una fuerza de desaceleración (escandalosamente, probablemente nunca detectable por la tecnología del futuro) del acoplamiento no lineal con la GW. Eso suena más como una fuerza de arrastre.

¿Las ondas gravitacionales crean 'arrastre' en el espacio?

No.

Estaba pensando en la forma en que mides las ondas gravitacionales. Lo que haces es medir cómo afectan a un montón de partículas. Afectar algo significa transferirle algo de masa/energía, según mi conocimiento profano.

No es del todo cierto. Si estuviera sentado en una nave espacial y pasara una onda gravitacional, haría que usted y sus relojes se retrasaran por un momento. Podrías notar que algún púlsar distante se aceleró un poco. Pero pronto la fuerza gravitacional se habría movido, sin perder energía. En teoría, podría detectar un objeto oscuro masivo que pasa detrás de usted mediante el mismo método.

Así que hagamos un experimento mental. Tienes una nave espacial masiva, sin ningún empuje. Vuela a través de un universo casi completamente homogéneo, en cuanto a la gravedad. Sin ondas gravitacionales, esto es fácil. La gravedad atrae en todas las direcciones, por lo que se cancela y vuelas para siempre.

Ningún problema.

Con ondas gravitacionales. Hmm, imagina que en cada planeta hay un dispositivo que mide las ondas gravitacionales. Por supuesto, todo es un dispositivo que mide ondas gravitacionales, pero los dispositivos reales ayudan a la imaginación aquí. Entonces, su movimiento afecta a todos esos dispositivos al transferirles pequeñas cantidades de energía.

En realidad, no les transfiere energía. Se podría decir que parte de la energía de la onda gravitatoria es energía del dispositivo cuando la onda gravitatoria pasa a través del dispositivo. Pero la onda gravitatoria pronto pasa por llevarse esa energía.

Seguro que esa energía no surge de la nada, ni del vacío, así que te la vas a perder. Mi conclusión es que por cada pequeña cantidad de energía, su velocidad relativa al dispositivo de medición debería disminuir. ¿Es correcto o no y por qué?

No es correcto me temo. A medida que pasa la onda gravitacional, se reduce la velocidad de las cosas dentro de los relojes, etc. Esos relojes funcionan más lentos, por lo que miden otras cosas, como púlsares distantes, para que vayan más rápido. Corres más lento también, junto con todo lo demás. Lo llamamos dilatación del tiempo.

Tenga en cuenta que aprecio que ciertamente haya más, por ejemplo. la disminución de su velocidad debería ocurrir con un retraso de la velocidad de la luz. Es difícil envolver mi mente alrededor de eso.

Lo que es fácil de entender es que la velocidad de la luz se reduce a medida que pasa la onda gravitatoria. Vea el segundo párrafo aquí donde Einstein dice que la velocidad de la luz es espacialmente variable en un campo gravitacional. Para una onda gravitatoria en oposición a un campo, la velocidad de la luz es temporalmente variable. Pero debido a que todo se ralentiza, no se puede medir ninguna diferencia local. Vale la pena leer este artículo de Baez: ¿Es igual la velocidad de la luz en todas partes?