¿Las ondas gravitacionales viajan más rápido que la luz?

En la edición del 12 de febrero de 2016 de Times of India, se lee un artículo

[con el descubrimiento de las ondas gravitacionales, podremos] rastrear supernovas horas antes de que sean visibles para cualquier telescopio porque las ondas llegan a la Tierra mucho antes que la luz, dando tiempo a los astrónomos para apuntar telescopios como el Hubble en esa dirección

Véase también la página 13 del documento .

¿Significa esto que las ondas gravitacionales nos llegan antes que la luz de una fuente? ¿Puede ser algún error de imprenta o lo estoy interpretando mal?

Editar: ¿Puede haber casos especiales (como se explica en algunas respuestas) en los que las ondas gravitacionales parecen llegar antes que las ondas de luz de una fuente (aunque sin violar el límite de velocidad)?

unos 70 ms entre los 2 Ligos... es compatible con la velocidad de la luz
^¿y si las ondas no vinieran directamente a través del eje entre Ligos?
@igael Espero que hayas querido decir 7 ms :)
Asumiría que el gas en el espacio interestelar e incluso intergaláctico ralentiza la luz (pero no las ondas gravitacionales). Debido a la pequeña cantidad de materia en la mayor parte del camino, el efecto será mínimo, pero dado que la luz viajó 1E9 años, incluso una diferencia de 1E-12 nos da unas pocas horas para ajustar los telescopios, etc.
@thokiro: si!!
@PeterA.Schneider: "Supongo que el gas en el espacio interestelar e incluso intergaláctico ralentiza la luz". Quizás estoy trabajando bajo la impresión errónea de que la velocidad de la luz en el vacío es una constante. ¿Podría explicar más cómo se ralentiza la luz? Gracias.
@BobJarvis Sé que es un trabajo duro, especialmente cuando se contempla un viaje interestelar ;-) ... en cuanto a su pregunta: el medio interestelar no es un vacío; ni siquiera el espacio intergaláctico está libre de materia. (Es un vacío bastante bueno o, intergalácticamente, excelente para los estándares terrestres, sin duda, pero no es perfecto). Debido a que el tiempo de viaje fue de 1.300 millones de años, incluso una muy pequeña desaceleración del gas disperso podría tener un efecto observable.
@BobJarvis Busqué en Google un poco porque habría respondido si hubiera encontrado números, pero no lo hice. Aparentemente, los efectos cuánticos que hacen que la luz disminuya la velocidad en un gas son diferentes de los de la materia sólida, pero existen; deben por razones principales porque el "aire" tiene un índice de refracción! = 1 (dependiendo de la presión, seguramente; wikipedia calcula una desaceleración de 90 km / h, probablemente para la presión del nivel del mar). No creo que la proximidad de las moléculas de gas desempeñe un papel, por lo que cualquier gas de densidad debería tener un efecto, por pequeño que sea.
Básicamente, las ondas de gravedad viajan a la velocidad de la luz, la luz viaja más lentamente.
Además, la luz necesita mucho tiempo para llegar desde el centro de una estrella hasta su superficie. La luz viaja a la velocidad de la luz solo en el vacío.
IIRC, hay "muchos neutrinos similares desde esa dirección, mire allí ahora" asociados con una supernova: hay un retraso entre los neutrinos que llegan a la Tierra y la luz.
@PeterA.Schneider El índice de refracción escala con la densidad . Además, el medio interestelar puede ser 10 23 veces menos denso que el aire STP.
La gente a menudo se olvida de decir "velocidad de la luz en el vacío " al citar el límite de velocidad teórico. Este es un caso en el que la diferencia entre el vacío ideal y el espacio interestelar podría ser significativa.
¿No significa esto simplemente que hay ondas gravitacionales que se emiten antes que cualquier luz visible? No hay diferencia de velocidad, solo un comienzo más temprano.
@ChrisWhite Gracias por la aclaración. Dado que el delta del índice de refracción del aire al nivel del mar y la temperatura es solo de aproximadamente 3E-4 y la densidad promedio del medio interestelar es quizás de aproximadamente 1E-1 moléculas/iones por cm cúbico (de en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_medium#Interstellar_matter ), es decir, 1E-20 la del aire, incluso el tiempo de viaje 1.3E9 a * 3.1E7 s/a = 4E16 segundos solo conducirá a un retraso de fracciones de segundo; para el medio intergaláctico que en realidad ocupa la mayor parte del espacio recorrido, los números son nuevamente muchos órdenes de magnitud más pequeños. es un vacio...

Respuestas (4)

Es una afirmación increíblemente engañosa, así que no eres tú.

Las ondas gravitacionales se propagan a la velocidad de la luz, por lo que se espera que su detección por los detectores terrestres se correlacione con la llegada de la luz de eventos distantes, suponiendo que la fuente de generación de luz sea idéntica (no separada espacial o temporalmente) a la fuente de la luz gravitacional. disturbio.

En el caso de una supernova, en realidad es un proceso dinámico en lugar de pulsar un interruptor, por lo que el cambio en la magnitud de la emisión de luz puede retrasarse varias horas desde el comienzo del colapso del núcleo de la estrella: la detección de Las ondas gravitacionales podrían permitirnos "recomprar" esa ventana de varias horas al detectar las ondas gravitacionales producidas por el colapso del núcleo en lugar de tener que esperar el aumento de la magnitud de la luz. Aquí no hay desconexión, solo informes descuidados.

Sin embargo, en muchos casos, inferimos que han ocurrido o existen eventos o influencias gravitacionales al presenciar un cambio en el movimiento de los objetos que emiten (o reflejan) la luz que se ven directamente afectados por el evento/la influencia; piense en un agujero negro supermasivo en un centro galáctico que no podemos observar directamente, pero inferir su existencia por el movimiento de las estrellas en su vecindad. O el comportamiento orbital de Neptuno que sugirió otros objetos masivos aún por encontrar en nuestro sistema solar.

Dependiendo de la naturaleza del evento, es posible que tengamos que inferir que se ha producido una fusión de agujeros negros, por ejemplo, al observar los cambios en el movimiento de los objetos que podemos ver con los telescopios tradicionales. Esto introduce un retraso de tiempo además del retraso normal de la velocidad de la luz al que estamos obligados cada vez que miramos hacia el cielo nocturno:

La influencia gravitacional debe viajar a la velocidad de la luz desde el lugar del evento hasta el objeto emisor de luz que podemos observar, y luego la luz de ese objeto debe viajar a nuestros telescopios, nuevamente a la velocidad de la luz. En el momento en que ocurrió el evento, la luz del objeto que estamos observando con nuestros telescopios aún no había sentido la perturbación, por lo que hay un retraso adicional en el tiempo de detección que debe tenerse en cuenta : en realidad no estamos observando el agujero negro. en este ejemplo, estamos observando un objeto sustituto.

La capacidad de detectar ondas gravitacionales puede permitirnos "recomprar" este retraso adicional observando ahora "directamente" los eventos incitadores... limitados por la velocidad de la luz, por supuesto.

¿No suena contraintuitivo decir que las ondas gravitacionales se propagan a la velocidad de la luz? La luz es una partícula/onda, mientras que la gravedad es parte del tejido de la realidad, por lo que parece tener más sentido decir que las ondas gravitatorias están limitadas a la velocidad de la constante universal, que casualmente correlacionamos con la velocidad de luz. Es decir, si la luz se ve afectada por la gravedad en su viaje por el espacio-tiempo, ¿no sería la gravedad el factor limitante de la velocidad de la luz, y no al revés? Solo un aficionado, espero no estar muy lejos.
Dato interesante sobre el tiempo de viaje de la explosión del núcleo hacia el exterior de la estrella... Por cierto, el retraso causado por el tiempo de viaje de la "señal" gravitacional a las estrellas cercanas sería de años, no de horas, por lo que probablemente no sea lo que significaba el papel.
@Peter Oh estuvo de acuerdo, eso definitivamente no es lo que significaba el documento, eso está cubierto en la primera parte de la respuesta; sin embargo, parecía una pregunta de seguimiento natural, así que pensé en tratar de capturar el espectro de "Efectos gravitacionales que observamos a través de óptica frente a lo que podemos detectar directamente en un futuro cercano" disparidades de tiempo.
@Legendary No te equivocas: hablamos de la "velocidad de la luz" como un límite porque no tiene masa en reposo, no porque haya algo inherentemente especial en la luz. Cualquier otra partícula sin masa no solo viajará a la velocidad de la luz, sino que debe hacerlo. Entonces tiene razón al decir que no es que la gravedad esté limitada por la velocidad de la "luz", sino que c es el límite de velocidad para la transmisión de información desde cualquier punto A a cualquier punto B en nuestro universo. Cualquier información, incluidos los cambios en la forma del espacio-tiempo, es decir, la gravedad.
Tal vez mi pregunta esté estrechamente relacionada con la de LegendaryDude. Había visto la explicación del profano sobre el mecanismo que detectaba las ondas. Lo que entendí es que el láser que se divide en direcciones ortogonales y que viaja de un lado a otro eventualmente terminará en un cambio de fase porque el que viaja en la dirección de la onda g terminará viajando más. Entonces, ¿qué pasaría con los fotones que se emitieron junto con la onda g? Dado que el espacio-tiempo es curvo en todo su viaje, ¿recorrerán más distancia que los que comenzaron después de la ola y, por lo tanto, llegarán más lento?
La "velocidad de la causalidad" es una buena manera de decirlo.
¿No es el punto central del experimento el hecho de que las ondas gravitacionales en realidad distorsionan el espacio, cambiando así la distancia entre los espejos, mientras que la luz tendrá que atravesar la distancia ahora mayor/menor, llegando así en un tiempo diferente? Además, el espacio mismo se está expandiendo, lo que significa que la luz necesita más tiempo para atravesar la distancia cada vez mayor.
"Velocidad de la luz" es una frase que debe ser abolida, reemplazada por "Constante fundamental del espacio-tiempo" o "Constante de velocidad universal" o algo por el estilo. No tiene nada especial que ver con la luz, sino con todas las cosas sin masa y casi sin masa.

Peter A. Schneider ya dio la respuesta correcta en los comentarios.

¿Las ondas gravitacionales viajan más rápido que la luz? No, las ondas gravitacionales también viajan a la velocidad de la luz en el vacío .

Sin embargo, el medio interestelar no está perfectamente vacío, sino que está lleno de plasmas que reducen la velocidad de las ondas electromagnéticas (luz, radio) en un factor n , el índice de refracción. La desaceleración ocurre porque los fotones son absorbidos y reemitidos, lo que lleva algún tiempo. Hasta donde yo sé, las ondas gravitacionales no se absorben ni se vuelven a emitir y, por lo tanto, viajan a la velocidad de la luz en el vacío c , a diferencia de las ondas EM, que viajan a una velocidad c/n .

En la parte inferior de este enlace hay un ejemplo de cómo podría calcular el índice de refracción en el espacio para las ondas de radio: enlace (Editar: tenga en cuenta que el enlace utiliza una definición diferente de índice de refracción, m = 1/n).

Entonces, ¿significa esto que las ondas gravitacionales nos llegan antes que la luz de una fuente? Sí.

@J Riverside, si bien es técnicamente correcta, esta respuesta no aborda directamente el artículo sobre el que pregunta el OP, ni la diferencia de tiempo de detección de varias horas que es específica de las supernovas y se debe a un mecanismo completamente diferente.
@ James Patterini Eso es interesante, ¿tiene una fuente o un enlace para que el retraso de las horas sea específico para las supernovas?
@JamesPattarini Vi tu punto válido sobre la mecánica de las supernovas. Sin embargo, todavía estoy interesado en mi idea original: ¿alguna idea sobre la velocidad de la luz en el medio interestelar y/o intergaláctico? Mi búsqueda en Google encontró principalmente SF ;-). JRiver: Para el orden de los eventos en una supernova cf. universetoday.com/119733/qué tan rápido sucede una supernova
"Absorbido y reemitido" no es una descripción precisa de la luz en un medio transparente.
Consulte physics.stackexchange.com/q/90708 : las ondas gravitacionales llegan antes que la luz por la misma razón por la que los neutrinos llegan antes que la luz. Todos viajan esencialmente a la misma velocidad. Sin embargo, las ondas gravitatorias y los neutrinos se generan en el colapso real, mientras que toda la luz se genera horas más tarde a medida que el material remanente se expande e irradia energía.

GW avisará con anticipación debido a las razones mencionadas en otras respuestas. Sin embargo, el beneficio real solo se obtendrá si la dirección de GW es lo suficientemente precisa. De lo contrario, el espacio es tan vasto que una dirección amplia no será de mucha ayuda en términos de observación de los eventos luminosos, incluso si tenemos horas de anticipación.

¿Sería mejor que mantener el telescopio apuntando en una sola dirección durante mucho tiempo y esperar a que ocurran tales eventos en su vista, como ocurre hoy? Dependerá de la precisión de la detección de la dirección de GW.

Luego habrá otro fenómeno que enturbiará el agua: la lente gravitatoria.

No es un error. Las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz.

Los científicos no pueden observar directamente los agujeros negros con telescopios que detectan rayos X, luz u otras formas de radiación electromagnética. Sin embargo, podemos inferir la presencia de agujeros negros y estudiarlos detectando su efecto en otra materia cercana.

agujeros negros por science.nasa.gov

Para observar directamente la fusión de agujeros negros con telescopios, sería necesario observar los cambios en la materia cercana que emite luz. Debido a que toma tiempo para que el cambio en el campo gravitatorio actúe sobre los objetos circundantes, estos cambios tendrán un retraso de tiempo desde el momento de la fusión.

Lo mismo puede decirse de una supernova. Una importante actividad en el núcleo de una supernova podría generar ondas gravitacionales detectables en la Tierra. Se necesita tiempo para que estas ondas recién generadas induzcan movimientos de los objetos circundantes que emiten luz. Sin mencionar que los movimientos de los objetos circundantes deben ser lo suficientemente grandes como para ser perceptibles en la Tierra. En otras palabras, hay un retraso entre la generación de ondas gravitacionales y los movimientos de los objetos brillantes circundantes.

¿Entendió el contexto en el que se hizo la pregunta?
en un segundo, incluido el corrimiento al rojo, los BH se fusionaron y se emitieron los GW. Vea el comunicado oficial y la simulación que construyeron a partir de la señal grabada
@ Mac164: parece que sí. El OP explica que GW comienza algunas horas antes.
¿Las ondas gravitacionales viajan más rápido que la luz?
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