¿Qué nos hace pensar que realmente podemos detectar ondas gravitacionales?

Esto se refiere a la discusión sobre ondas gravitacionales para el video de YouTube LIGO Gravitational Wave Observatory .

Tengo dos preguntas:

  1. Cuando la onda gravitatoria pasa por el espacio por donde viaja la luz, el rayo de luz se distorsionará según la distorsión del espacio (porque la onda gravitatoria distorsiona todo a su paso) y el ligero cambio que esperan detectar debería anularse. Por ejemplo, suponga que la onda encoge uno de los tubos a la mitad y aumenta el otro al doble, las ondas en el interior se distorsionarían de manera similar, lo que no produciría un cambio general en la interferencia. ¿Me estoy perdiendo de algo?

  2. Se necesita una gran cantidad de energía para distorsionar algo (por ejemplo, un bloque de hierro). Si la onda gravitacional distorsiona todo lo que atraviesa (como la Tierra, el Sol y el espacio mismo), perderá su energía a un ritmo muy alto al tratar de hacer esta distorsión (mucho más de lo que implica la ley del cuadrado inverso) cuando pasa a través de objetos sólidos. El entendimiento actual es que las ondas gravitacionales no se ven afectadas por nada y pasan a través de un sólido como si fuera el vacío. ¿Cómo es esto posible?

Respuestas (1)

Una onda gravitacional distorsionará el espacio-tiempo y la luz que se encuentra en un camino afectado por tal onda se verá afectada de manera similar, pero aun así tomará más tiempo (o menos) recorrer ese camino. Imagine un automóvil que viaja a lo largo de la superficie de un trampolín, una ola en el trampolín podría hacer que su camino sea más largo, pero no será imposible detectar si ese camino fue más largo. La clave es monitorear las longitudes de las trayectorias en dos direcciones ortogonales y compararlas continuamente, una onda gravitatoria hará que una sea más corta y la otra más larga durante el tiempo suficiente para que sea detectable por un láser. Las longitudes de onda no se verán necesariamente afectadas, pero sí el tiempo de vuelo y, por lo tanto, la fase de retorno de las ondas, y eso se puede medir con mucha precisión utilizando técnicas interferométricas similares a un dispositivo de Michelson-Morley.

En cuanto a la energía para distorsionar la materia, eso es irrelevante, es el espacio-tiempo el que está siendo distorsionado por las ondas gravitacionales, los cálculos de energía para comprimir la materia sólida no se aplican. ¡Recoge una sola moneda, esa moneda está distorsionando todo el espacio-tiempo en, efectivamente, todo el Universo! Ahora mueve la moneda, ahora está enviando ondas gravitacionales que también afectan el espacio-tiempo en todo el Universo. Incluso, eventualmente, estrellas de neutrones distantes o galaxias enteras. Por supuesto, para una sola moneda, las perturbaciones son tan pequeñas que son completamente indetectables e intrascendentes, pero aún ocurren. Los fenómenos a una escala mucho mayor, como las estrellas de neutrones que orbitan de cerca, enviarán ondas gravitacionales mucho más fuertes, que podríamos detectar con instrumentos suficientemente precisos. Sin embargo,

Creo que para binarios cercanos u objetos densos como estrellas de neutrones y/o agujeros negros, la energía perdida por las ondas gravitacionales es lo suficientemente significativa como para hacer que los objetos entren en espiral entre sí.
@Omega Centauri sí, las ondas gravitacionales tienen energía y crearlas requiere energía, pero la energía/trabajo no se gasta ni se requiere cuando una onda gravitatoria provoca una compresión o expansión del espacio-tiempo.
@Wedge: ¿incluso si el espacio-tiempo contiene algunos objetos muy "sólidos", como las estrellas de neutrones? otra pregunta: dentro de un espacio distorsionado, ¿no se distorsionaría también una regla y, por lo tanto, la longitud misma? En consecuencia, anulando la diferencia horaria que mencionas (para la primera pregunta)
@ Jus12: Re "una regla también se distorsionaría": no estamos usando una regla, estamos midiendo el tiempo necesario para que la luz (por ejemplo, un fotón) viaje a lo largo de un camino. El argumento del trampolín de Wedge da en el blanco.
Creo que el argumento del trampolín puede no ser 100% exacto. En eso, estamos viajando en la ola , mientras que en la pregunta, la ola también atraviesa el automóvil . En el ejemplo del trampolín, el automóvil mismo se distorsionaría según la distorsión del trampolín.
El argumento de las "perlas adhesivas" ( en.m.wikipedia.org/wiki/Sticky_bead_argument ) afirma que las ondas gravitacionales imparten energía en forma de calor a los objetos que atraviesan.
¿Qué nos hace pensar que realmente podemos detectar ondas gravitacionales?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v