Können Gravitationswellen rotverschoben werden?

Wann immer der Doppler-Effekt erwähnt wird, steht er typischerweise im Zusammenhang mit Schallwellen oder elektromagnetischer Strahlung. Auf kosmologischer Ebene ist die Rotverschiebung auch wichtig wegen der enormen Geschwindigkeit zurückweichender Galaxien dank der Expansion des Universums.

Von Rotverschiebung wird jedoch immer die Rotverschiebung elektromagnetischer Wellen gesprochen. Können Gravitationswellen rotverschoben werden? Wenn ja, könnten Beobachtungen von ihnen so verwendet werden wie rotverschobene elektromagnetische Wellen von entfernten Quellen; das heißt, um herauszufinden, wie schnell sich ein Objekt zurückzieht?

Antworten (1)

Ja, Gravitationswellen unterliegen der gleichen Rotverschiebung wie jede Welle, die sich ausbreitet c . Wahrscheinlich gab es im sehr frühen Universum sehr heftige Gravitationswellen. Wenn diese Wellen nicht rotverschoben worden wären, würden sie uns jetzt auseinander reißen.

Wenn ja, könnten Beobachtungen von ihnen wie rotverschobene elektromagnetische Wellen von entfernten Quellen verwendet werden – das heißt, um herauszufinden, wie schnell sich ein Objekt entfernt?

Gravitationswellen haben zeitlich veränderliche Frequenzen, die auch von den besonderen physikalischen Eigenschaften der emittierenden Systeme abhängen. Daher wissen wir a priori nicht, welche Frequenz eine Welle beim Aussenden gehabt haben sollte. Dies unterscheidet sich von elektromagnetischen Wellen in einem diskreten Spektrum.

Zitat: "Ja, Gravitationswellen unterliegen der gleichen Rotverschiebung wie jede Welle, die sich bei c ausbreitet." Gilt das nicht für alle Wellen ohne Rücksicht auf ihre Geschwindigkeit?
Betreff: "Das unterscheidet sich von elektromagnetischen Wellen ...": scheint mir dasselbe zu sein. Wir wissen mehr über die Quellen elektromagnetischer Wellen, weil wir diese Quellen untersucht und Modelle ihrer Wirkungsweise entwickelt haben. Die Erforschung von Gravitationswellen ist noch nicht so weit fortgeschritten.
Gute Antwort. Ich bin froh, dass Sie Gravitationswellen aus dem frühen Universum erwähnt haben.
@arc_lupus: Gilt das nicht für alle Wellen ohne Rücksicht auf ihre Geschwindigkeit? Nein, das kann nicht sein. Wenn sich eine Welle mit einer Geschwindigkeit v ausbreitet, die kleiner als c ist, dann hängt v vom Bezugssystem ab, und die Dopplerverschiebung kann nicht nur eine Funktion des Bewegungszustands des Senders relativ zum Empfänger sein. Beispielsweise hängt die Dopplerverschiebung einer Schallwelle von den Bewegungszuständen von Sender und Empfänger relativ zum schwingenden Medium ab.
@arc_lupus: Zitieren : "Ja, Gravitationswellen unterliegen der gleichen Rotverschiebung wie jede Welle, die sich bei c ausbreitet." Das ist einfache Kinematik. Es hat nichts mit den spezifischen Eigenschaften der Welle zu tun. Ein Beispiel dafür, wie dies abgeleitet wird, finden Sie in Abschnitt 3.2 meines SR-Buchs: lightandmatter.com/sr
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