Was lässt uns glauben, dass wir tatsächlich Gravitationswellen nachweisen können?

Gemeint ist damit die Diskussion um Gravitationswellen für das YouTube-Video LIGO Gravitational Wave Observatory .

Ich habe zwei Fragen:

  1. Wenn die Gravitationswelle den Raum durchquert, in dem sich das Licht bewegt, wird der Lichtstrahl selbst gemäß der Verzerrung des Raums verzerrt (weil die Gravitationswelle alles auf ihrem Weg verzerrt) und die geringfügige Änderung, die sie erwarten, zu erkennen, sollte zunichte gemacht werden. Angenommen, die Welle schrumpft beispielsweise eines der Rohre um die Hälfte und vergrößert das andere um das Doppelte, dann würden die Wellen im Inneren ähnlich verzerrt, was zu keiner Gesamtänderung der Interferenz führen würde. Übersehe ich hier etwas?

  2. Es braucht sehr viel Energie, um etwas zu verzerren (z. B. einen Eisenblock). Wenn die Gravitationswelle alles verzerrt, was sie durchdringt (wie die Erde, die Sonne und den Weltraum selbst), verliert sie ihre Energie mit einer sehr hohen Rate, wenn sie versucht, diese Verzerrung durchzuführen (viel mehr als das Gesetz des umgekehrten Quadrats impliziert). es geht durch feste Gegenstände. Das derzeitige Verständnis ist, dass Gravitationswellen von nichts beeinflusst werden und durch einen Festkörper hindurchgehen, als wäre er ein Vakuum. Wie ist das möglich?

Antworten (1)

Eine Gravitationswelle verzerrt die Raumzeit und das Licht, das sich auf einem von einer solchen Welle beeinflussten Weg befindet, wird ähnlich beeinflusst, aber es wird immer noch länger (oder kürzer) dauern, diesen Weg zu durchlaufen. Stellen Sie sich ein Auto vor, das über die Oberfläche eines Trampolins fährt, eine Welle auf dem Trampolin könnte dazu führen, dass sein Weg länger wird, aber es ist nicht unmöglich festzustellen, ob dieser Weg länger war. Der Schlüssel besteht darin, die Weglängen in zwei orthogonalen Richtungen zu überwachen und sie kontinuierlich zu vergleichen. Eine Gravitationswelle macht die eine kürzer und die andere länger, und zwar so lange, dass sie von einem Laser erkannt werden kann. Die Wellenlängen werden nicht unbedingt beeinflusst, wohl aber die Laufzeit und damit die Rücklaufphase der Wellen, die mit interferometrischen Techniken ähnlich einem Michelson-Morley-Gerät sehr genau gemessen werden können.

Was die Energie zum Verzerren von Materie betrifft, das ist irrelevant, es ist die Raumzeit, die durch Gravitationswellen verzerrt wird, die Energieberechnungen zum Komprimieren von fester Materie gelten nicht. Heben Sie eine einzelne Münze auf, diese Münze verzerrt die gesamte Raumzeit im effektiven gesamten Universum! Bewegen Sie jetzt die Münze herum, jetzt sendet sie Gravitationswellen aus, die auch die Raumzeit im gesamten Universum beeinflussen. Sogar weit entfernte Neutronensterne oder ganze Galaxien. Zugegeben, für eine einzelne Münze sind die Störungen so winzig, dass sie völlig unmerklich und belanglos sind, aber sie treten immer noch auf. Phänomene in viel größerem Maßstab wie eng umkreisende Neutronensterne werden viel, viel stärkere Gravitationswellen aussenden, die wir möglicherweise mit ausreichend präzisen Instrumenten nachweisen können. Jedoch,

Ich denke, dass bei nahen Binärdateien oder dichten Objekten wie Neutronensternen und / oder Schwarzen Löchern die Energie, die durch die Gravitationswellen verloren geht, erheblich genug ist, um die Objekte dazu zu bringen, sich ineinander zu winden.
@Omega Centauri ja, Gravitationswellen haben Energie und ihre Erzeugung erfordert Energie, aber Energie / Arbeit wird nicht aufgewendet oder benötigt, wenn eine Gravitationswelle eine Kompression oder Expansion der Raumzeit verursacht.
@Wedge: Auch wenn die Raumzeit einige sehr "feste" Objekte wie Neutronensterne enthält? Eine andere Frage: Würde ein Lineal in einem verzerrten Raum nicht auch verzerrt werden und sich daher selbst verlängern? Folglich wird der von Ihnen erwähnte Zeitunterschied (für die 1. Frage) aufgehoben
@ Jus12: Zu "würde nicht auch ein Lineal verzerrt werden" - wir verwenden kein Lineal, wir messen die Zeit, die Licht (z. B. ein Photon) benötigt, um sich entlang eines Pfades zu bewegen. Das Trampolin-Argument von Wedge trifft ins Schwarze.
Ich denke, das Trampolin-Argument ist möglicherweise nicht 100% genau. Darin reisen wir auf der Welle , während in der Frage die Welle auch durch das Auto geht . Im Trampolin-Beispiel würde das Auto selbst entsprechend der Verzerrung des Trampolins verzerrt werden.
Das Argument "Sticky Beads" ( en.m.wikipedia.org/wiki/Sticky_bead_argument ) behauptet, dass Gravitationswellen Energie in Form von Wärme an Objekte abgeben, durch die sie hindurchtreten.