Sollte ein Photon, das das Vakuum durchquert, nicht immer mit einer Gravitationswelle verbunden sein?

Beim Durchlesen der linearisierten Einstein-Gleichung scheint es, dass selbst eine klassische elektromagnetische ebene Welle immer mit einer Tensorstörung der Hintergrund-Raumzeit verbunden sein müsste. Für eine Welle in "z"-Richtung sagen Sie:

∂ a ∂ a H z z = k T z z

wo das Flugzeug em Welle hat T z z als einzige Nicht-Null-Komponente des Spannungsenergietensors und H μ v ist die Störung der Hintergrundmetrik.

Aus qualitativer Sicht könnten sie sich niemals trennen, da die Welle immer eine solche Störung um sie herum erzeugen würde, wenn sie das Vakuum durchquert. Um konsistente Effekte eines expandierenden Universums zu sein, müssten beide Wellen genau gleich „rotverschoben“ sein.

Ist dies der Fall? Und wie kommt es, dass ich es nie erwähnt sehe? Es erscheint merkwürdig bzw. grundsätzlich, dass damit immer eine elektromagnetische Ausbreitung in Verbindung gebracht werden müsste.

Für dieses hier würde ich sagen... "In der Theorie gibt es keinen Unterschied zwischen Theorie und Praxis. In der Praxis schon." - YogiBerra. Ja, es sollte eine gewisse Kopplung geben ... aber es ist völlig unmessbar.
Die kurze Antwort ist ja. Wenn Sie ein T ungleich Null haben, sollten Sie nicht wirklich im flachen Raum arbeiten. In dieser Unterscheidung zwischen infinitesimal und 0 liegt die Analyse.
@AHusain Ich nehme an, obwohl nicht ausdrücklich angegeben, habe ich mich gefragt, ob es auch in die andere Richtung gehen muss, das heißt: Sollte eine Gravitationswelle, die das Vakuum durchquert, nicht immer mit einem Spannungstensor ungleich Null verbunden sein (der EM-Tensor ist der einzige Das macht Sinn?
@R.Rankin Ich vermute, dass die Tatsache, dass Gravitationswellen nur aus Quadrupol- und höheren Momenten entstehen, eine Rolle bei der Unterdrückung dieser Kopplung spielt.
@probably_someone Nochmals vielen Dank. Es scheint nicht, dass Sie es nicht wirklich als Kopplung betrachten können, da dies eine Anforderung der Einstein-Feldgleichungen ist, genauso wenig wie Sie das Gravitationsfeld der Erde und den Planeten Erde als "gekoppelt" bezeichnen würden. Vielmehr sind sie beide ein Ergebnis der Gleichberechtigung, die das EFE ausmacht. Oder vielleicht besser, die E- und B-Felder der Welle, man kann sie nicht entkoppeln, ohne die Welle zu zerstören. Das selbe hier

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Dasselbe gilt für alles andere, was sich im Vakuum bewegt: Es stört die lokale Raumzeit. Alles bringt eine solche Störung der Raumzeit mit sich. Und ähnliche Dinge treten bei rein elektromagnetischen Effekten auf: Jedes geladene Objekt stört das elektromagnetische Feld dort, wo es sich befindet.

Beiträge zur Gesamtdynamik, die sich aus solchen Effekten ergeben, werden allgemein unter dem Begriff „Eigenkraft“ zusammengefasst. Der Name bezieht sich auf einen Beitrag zur Netzdynamik, der sich aus den Veränderungen ergibt, die durch das diskutierte Objekt geschaffen werden. Es ist ein Effekt zweiter Ordnung und daher normalerweise klein. Bei elektromagnetischen Wellen und der Gravitation ist sie besonders klein, weil die Gravitation schwach ist.

Nun stellt sich die Frage, ist ein Lichtstrahl wirklich im freien Fall (und folgt damit einer Null-Geodäte) oder nicht? Die Antwort ist, dass ein schwacher Lichtstrahl im freien Fall ist, ein ausreichend intensiver Lichtstrahl jedoch nicht. Die Gravitationswirkung eines Lichtstrahls auf sich selbst ist jedoch derart, dass sie keine Netto-Fokussierung oder -Defokussierung erster Ordnung in der metrischen Störung erzeugt – was bereits eine ziemlich interessante Beobachtung ist.

Schließlich ist die mit der kosmischen Expansion verbundene Rotverschiebung in erster Linie ein Freifalleffekt, kann also wie üblich für einen schwachen Lichtstrahl berechnet werden. Für ausreichend intensive Strahlen würde eine Art Korrektur eintreten, vermute ich, aber ich habe sie nicht berechnet gesehen. Vielleicht haben Leute, die an Gammastrahlenausbrüchen arbeiten, festgestellt, dass sie eine solche Berechnung durchführen müssen.

Ich werde das angehen und bitte, jemand mit besserem Verständnis sollte mich korrigieren.

Der Titel spricht zunächst von „einem Photon, das das Vakuum durchquert“ und inhaltlich geht es nur um klassische elektromagnetische Wellen und Gravitationswellen.

Unter der Annahme einer effektiven Quantisierung der Gravitation sollte man im Partikel-Framework "Photonen-Graviton"-Wechselwirkungen in Betracht ziehen. Im flachen Raum wird das Photon ohne Wechselwirkung geradeaus laufen. Wenn es auf Teilchenebene eine Krümmung gibt, lautet die Frage: "Gibt es eine Photon-Graviton-Wechselwirkung" im gekrümmten Raum? Nach dem, was ich bei der Suche sehe, gibt es nicht einmal einen endgültigen Vorschlag für eine effektive quantisierte Gravitation. Es gibt Leute, die dies studieren ( Beispiel ) , wo Compton-ähnliche Streuungen eingeführt werden, aber es kann in keiner Weise als Standard angesehen werden. Aufgrund der Schwäche der Gravitationskopplung wird dies sicherlich ein sehr sehr kleiner Effekt sein, außer in der Nähe von Horizonten von Schwarzen Löchern.

Im Partikelrahmen lautet die Antwort, dass es im gekrümmten Raum Gravitonen geben sollte, die mit den Photonen ausgetauscht werden, aber sie werden virtuelle Gravitonen außerhalb der Massenschale sein. Wenn es eine Compton-Wechselwirkung mit einem Graviton der Krümmung gibt, wird ein Graviton losgehen und das Photon wird Energie verlieren.

Eine klassische elektromagnetische Welle ist aus Zillionen von Photonen aufgebaut, und man nimmt an, dass auch die Gravitationswelle aus Zillionen von Gravitonen besteht. Der Unterschied in den Kopplungen liegt in der Größenordnung von 10^-37. Für alle 10^37 Photonen kann also ein Graviton erzeugt werden, das sich auf komplizierte Weise zu einer vom Photonenstrahl abgeleiteten Gravitationswelle im gekrümmten Raum addiert.

Das Obige führt mich zu der Feststellung, dass ein Photonenstrahl nur im gekrümmten Raum einen korrelierten Gravitationsstrahl erzeugen kann.

Vergessen wir Photonen und Gravitonen und nehmen wir die Maxwell-Gleichungen in gekrümmter Raumzeit auf. Ja, es wird einen Spannungsenergietensor geben, der mit einem Lichtstrahl verbunden ist, aber wie es im Allgemeinen sowohl für den Elektromagnetismus als auch für die allgemeine Relativitätstheorie gilt, werden Wellen nur durch Beschleunigungen erzeugt. Hier gibt es ein Review-Gespräch . . Eine ebene elektromagnetische Welle wird im flachen Raum nicht beschleunigt, nur weil sie einen Spannungsenergietensor hat.

Angenommen, eine elektromagnetische Welle wird von einem beschleunigenden Elektron erzeugt, dann haben Sie auch eine beschleunigende Masse (das Elektron) und eine (nicht nachweisbare) Gravitationswelle.
@RWBird klassische Annahme. Elektronen sind quantenmechanische Gebilde und jedes einzelne Elektron strahlt kein klassisches Licht aus, sondern einzelne Photonen. Es wird auch einzelne Gravitonen (falls vorhanden) mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit ausstrahlen, wie in der Antwort angegeben.
Sollte ein Photon, das das Vakuum durchquert, nicht immer mit einer Gravitationswelle verbunden sein?
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