Würden Warpblasen in der Allgemeinen Relativitätstheorie Gravitations-Cerenkov-Strahlung aussenden?

Inspiriert von der gravtiomagnetischen Analogie würde ich erwarten, dass genauso wie ein geladenes Tachyon normale (elektromagetische) Cerenkov-Strahlung emittieren würde, jeder massetragende Warp-Antrieb gravitative Cerenkov-Strahlung emittieren würde. Die gravitomagnetische Annäherung mag zwar in der Nähe der Masse zusammenbrechen, aber "hinreichend weit" davon entfernt würde dies immer noch gelten. Ist das korrekt?

Nehmen wir insbesondere an, dass es eine sich bewegende geschlossene Oberfläche S gibt, so dass auf und außerhalb von S die gravitomagnetischen Gleichungen ungefähr gültig sind (keine Annahmen über das Innere), so dass sie sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als bewegt c , und so, dass es "Masse trägt", in dem Sinne, dass das geschlossene Oberflächenintergral der Gravitationsfeldstärke um S negativ ist (netto nach innen gerichtetes Gravitationsfeld).

Ist diese Situation in der Allgemeinen Relativitätstheorie überhaupt möglich? Wenn ja, würde es Gravitationsstrahlung aussenden? Wenn ja, wie schnell würde es Energie (Masse) verlieren?

Mich motiviert der jüngste Medienrummel um die Metrik von Alcubierre. Nichtsdestotrotz ist es eine allgemeine Frage, die für jede vorgeschlagene Lösung der Allgemeinen Relativitätstheorie für eine "bewegliche Warp-Blase" gilt. (Im Gegensatz zu, sagen wir, einem Paar "Sternentoren" oder einem "Warpkorridor" oder was auch immer - wenn es sich um eine Masse handelt M durch ein Sternentor reist, kann es sein, dass das Tor, durch das es eintritt, dadurch schwerer wird M , und das Tor, durch das es hinausgeht, könnte leichter werden M . Dann würde sich diese spezielle Frage nicht stellen.)

@ HDE226868: Jede Spannungsenergiequelle mit einem zeitvariablen Quadrupolmoment emittiert Gravitationsstrahlung. Sicherlich würde das Auf- und Abreißen der Warpblase ein zeitvariables Gravitationsfeld mit (exotischer) Materie beinhalten, also würde ich allgemein Gravitationsstrahlung erwarten.
Ich verstehe nicht, warum Sie auf hypothetische Tachyonen zurückgreifen, um Ihre Frage zu erklären. Normale geladene Materie tut dies bereits, wenn sie sich schneller durch ein Medium bewegt als die Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium (die niedriger ist als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum).
@Sentry - richtig. Aber die Frage bezieht sich auf Warpblasen, die auch "hypothetisch" sind (um es großzügig auszudrücken), also sind geladene Tachyonen angemessen, auch "geladene Tachyonen" sind nur zwei Wörter :)
Es sendet kein gravitatives Cerenkov aus, aber wenn man es in ein isotropes Photonenfeld (z. B. CMB) bringt, kann man zeigen, dass es eine Art elektromagnetisches Cerenkov aussendet. Tatsächlich gibt es bei den meisten einfachen Designs so schnell so viel Strahlung ab, dass es eher eine Bombe als eine Form (hypothetisch) brauchbarer Reise ist.
Warum heißt es Cerenkov-Strahlung? Gibt es ein Medium, in dem sich die Gravitationswellen mit einer Geschwindigkeit ausbreiten, die geringer ist als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum? Das ist das grundlegende Problem, das imo mit dieser Frage beantwortet werden muss, und die Frage spricht von "Geschwindigkeit größer als c" !!! Was auch immer es ist, wenn es eine ist, ist es keine Cerenkov-Strahlung

Antworten (3)

Werfen wir einen Blick auf das Gravitationsfeld von Teilchen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit in der Relativitätstheorie bewegen. Diese werden als Gravitationsstoßwellen bezeichnet und tragen einen Raum-Zeit-Schock, der sich an genau derselben Wellenfront mit ihnen fortbewegt. Wie jedoch aus der Betrachtung der Arbeit von Aichelburg und Sexl (1971) hervorgeht , ist dieser Schock nur die Information über eine Punktmasse, die Sie für einen flüchtigen (schockierenden) Moment anzieht. Insbesondere trägt es keine Energieübertragung im gleichen Sinne wie das Newtonsche Gravitationsfeld zB eines vorbeifliegenden Meteors auch keine Nettoenergie überträgt.

Es ist verlockend, sich vorzustellen, dass sich das Schockflugzeug zu einem Cherenkov-ähnlichen Schockkegel verformt, wenn Sie die Lichtgeschwindigkeit überschreiten, aber es gibt wirklich keine genaue Lösung, um dies zu unterstützen. Denn die Relativitätstheorie ist so aufgebaut, dass, wenn man physikalische Quellen in eine Raumzeit einfügt, diese ihre dynamischen Gleichungen erfüllen müssen, sonst kennt die Raumzeit und belohnt einen mit absolut unangenehmen Singularitäten. Und es gibt wirklich keine bekannte physikalische Dynamik, die Sie auf und über Lichtgeschwindigkeit bringen würde.

Werfen wir also einen Blick auf die linearisierte Relativitätstheorie. In der linearisierten Relativitätstheorie können Sie die Quellen machen lassen, was Sie wollen, und Sie müssen nicht auf die gleiche Weise dafür bezahlen wie in der vollständigen nichtlinearen Relativitätstheorie. Wenn Sie dann eine punktartige Quelle nehmen, die sich superluminal bewegt (einer raumartigen Weltlinie folgend), können Sie sich immer in einen Rahmen verwandeln, in dem die Quelle nur eine statische räumliche Linie ist. Statische Raumlinien sind statisch und strahlen nicht aus. Wenn Sie auf Ihren ursprünglichen Rahmen zurückschalten, werden Sie nur gravitomagnetische Effekte spüren, die Ihnen lustige Dinge antun, ohne dass Sie sich darum kümmern müssen.

Werfen wir abschließend noch einen Blick auf den 1994 veröffentlichten Warp-Antrieb von Alcubierre . In Alcubierres ursprünglichem Vorschlag sieht die Metrik keine unartigen Asymptotiken. Tatsächlich geht die Alcubierre-Metrik exponentiell auf Null, weil Alcubierre sie so aufgeschrieben hat, dass sie es tut. Beobachter in weiter Ferne wissen also nicht einmal, dass ein Warpantrieb gravitativ dort ist oder war. Was die Raumzeit dazu bringt, sich so zu verhalten, überprüfte Alcubierre erst nachträglich anhand der Einstein-Gleichungen. Wenn es Strahlung gibt, können Sie sie mit Feenstaub (der Materiequelle der Alcubierre-Metrik) wegzaubern, wenn Sie Strahlung brauchen, können Sie sie hineinzaubern. Ich weiß also nicht, was ich davon nehmen soll, aber nein, es gibt keine Strahlung in der vorgeschlagenen Metrik.

Zusammenfassend. Nein, es gibt keine Gravitations-Cherenkov-Strahlung in der Relativitätstheorie. Andererseits, wer weiß, was Feenstaub tun kann.

Die grundlegende Metrik für den Alcubierre-Antrieb ist asymptotisch flach (sie reduziert sich auf flachen Raum als r ). Daher wird das Fernfeld für die Metrik flach sein, also keine Emission von Gravitationswellen. Da drin geht eigentlich nichts schneller als Licht (im Idealfall bewegt sich das Raumschiff sogar gar nicht)

Asymptotische Ebenheit erzwingt keine Gravitationsstrahlung von Null. Die Metrik für ein binäres Schwarzes-Loch-System ist schließlich auch asymptotisch flach.
@JerrySchirmer: Stimmt. Im Fall der Alcubierre-Metrik ist jedoch der Abfall zur Ebenheit in den ursprünglichen Koordinaten exponentiell, was alle Ordnungen in der Multipolerweiterung tötet. Aus diesem Grund werden in der Metrik keine Gravitationswellen ausgesendet, was die Antwort wahrscheinlich gemeint hat.

Eine Warp-Blase in der allgemeinen Relativitätstheorie ist, wenn Sie den Raum vor sich komprimieren und den Raum hinter sich erweitern, indem Sie Energie in den Raum vor Ihnen und negative Energie in den Raum hinter Ihnen pumpen. Daher bewegen Sie den Raum um sich herum, nicht durch den Raum, was es Ihnen ermöglicht, sich effektiv um die universelle Geschwindigkeitsbegrenzung herumzuhacken, weil Sie sich nicht wirklich bewegen. Nein, Sie würden keine Chrenkov-Strahlung erzeugen, da dies erfordert, dass Sie sich schneller bewegen als die Phasengeschwindigkeit des Lichts in diesem Medium. oder ich denke schneller als die Phasengeschwindigkeit der Schwerkraft in Ihrer Frage ....?