Фотонам, испускаемым вместе с гравитационными волнами, требуется больше времени, чтобы достичь Земли, чем фотонам, испускаемым после них?

Я озадачен, потому что гравитационные волны искажают пространство-время локально. Они делают это постоянно, пока размножаются. Таким образом, фотоны, путешествующие в тандеме с этими волнами, должны постоянно следовать по искривленному пути и, следовательно, должны преодолевать большее расстояние, чтобы достичь Земли, чем «обычные» фотоны из того же источника, которые перемещаются без этих возмущений. Значит, им требуется больше времени, чтобы достичь Земли?

Ответы (2)

В вакууме, то есть в отсутствие материи и электромагнитных взаимодействий, фотоны и гравитационные волны следуют одной и той же геодезической (если гравитоны действительно безмассовые... Предположим, что у нас нет веских доказательств обратного). При своем распространении фотоны не подвержены ряби и растяжениям пространства-времени, вызванным волнами, потому что они путешествуют вместе с ними. Передних переходов нет.

Вы можете понять это, глядя на фотоны как на серфера, катающегося на волне; если он движется вместе с волной, то есть покоится по отношению к волне, и не совершает никакого трюка или странного пути, то пространство, которое он покрывает, точно такое же, как если бы море было спокойным. Он не измеряет уклон и изгибы поверхности воды, которые составляют и увеличивают длину пути по отношению к спокойному морю. В заключение, пренебрегая электромагнитным взаимодействием фотонов с межзвездной средой, фотонам, путешествующим в тандеме с гравитационными волнами, и тем, которые улетают позже из того же источника, требуется точно такое же время, чтобы достичь нас.

РЕДАКТИРОВАТЬ: учтите также, что эффекты растяжения гравитационных волн только поперечны (по крайней мере, в общей теории относительности) направлению распространения волн. Таким образом, на луч света, движущийся в их же направлении, не будет воздействовать какой-либо эффект расширения/сжатия пространства-времени. Это действительно принцип работы лазерных интерферометрических детекторов: измерять интерференцию двух ортогональных световых лучей.ГВ, распространяющиеся вдоль направления $z$, и их поперечное воздействие.

Спасибо за ответ. Однако я не понимаю оба пункта. Я понимаю, что вы имеете в виду. Но я не вижу, чем бегущая рябь пространства-времени отличается от выпуклости пространства-времени, образованной звездой. Во втором случае кажется, что пространство-время искривлено. Значит, вы хотите сказать, что свет, путешествующий по этому искривленному пути, на самом деле не проходит большее расстояние?
Что касается поперечного аспекта, вы хотите сказать, что если волна идет с юга на север, то вместо возможности того, что пространство сжато в направлении север-юг, есть вероятность того, что г.волна вращает световой луч путешествуя в направлении восток-запад, чтобы рассинхронизировать его с поляризацией другого и создать помехи? В приведенном здесь описании ( ligo.caltech.edu/page/what-is-interferometer ) не упоминается об этом аспекте поперечной поляризации. Они сделали это слишком сладким для публики?
Привет! Что касается первого вопроса, вы видите (высокочастотные) пульсации в ткани пространства-времени, потому что вы находитесь в покое с источником, а волны движутся к вам со скоростью света. Вместо этого световые лучи движутся в тандеме с гравитационными волнами, поэтому они покоятся вместе с ними и не видят эффектов такой ряби. Я думаю, что аналогия с серфером могла бы помочь. С его точки зрения, в покое с волной он находится на склоне (впереди волны) и не испытывает колебательного движения, которое испытала бы лодка, идущая к гавани.
И ссылка LIGO, на которую вы указали, действительно говорит то же самое в отношении поперечных деформаций, производимых волнами. На картинке вверху страницы («Основная схема...») волна движется сверху вниз в направлении, перпендикулярном плоскости детектора. Представьте себе такую ​​плоскость, определяемую двумя плечами интерферометра, и назовите их Икс и у . Затем волна, которая движется навстречу г направлении производят рябь в пространстве (-времени) ( Икс , у ) плоскость, то есть одна из детектора.
Я думаю, что лучший способ понять эти аспекты — посмотреть огромное количество видео, выпущенных на YouTube в эти дни. ;)
Что касается «если гравитоны на самом деле безмассовые»: один из результатов обнаружения LIGO - очень строгий верхний предел массы гравитона ( < 10 − 22 эВ), на самом деле более жесткое, чем текущее ограничение на массу фотона.

Вы правы — свету (и гравитации, и чему-то еще) потребуется больше времени, чтобы совершить путешествие во время события, чем после него. Но эффект крошечный, так как гравитационные волны сжимают и расширяют пространство практически в равных количествах - и в линейном режиме, в котором волны находятся практически на всем пути, сжатие и расширение происходит перпендикулярно направлению движения.

Только из-за нелинейного поведения общей теории относительности наблюдается очень небольшое общее увеличение времени. Я не знаю, сколько времени это займет, но что-то вроде 99% дополнительной задержки произойдет, скажем, на первом миллионе километров от события. Таким образом, даже если бы эффект был, скажем, 1% за первый миллион км, это составило бы всего лишь дополнительные (свету требуется 3 секунды, чтобы пройти миллион км) 0,03 секунды. Потом практически ничего на следующий миллиард лет путешествия. Эти цифры приведены только для иллюстрации - я уверен, что кто-то где-то делал расчеты.

После миллиона километров пути гравитационные волны полностью переходят в линейный режим, и эффект из небольшого эффекта превращается в совершенно неуловимую крошечную величину.

Итак, 1,3 миллиарда лет для путешествия света без события и 1,3 миллиарда лет + 0,03 секунды для путешествия света в событии.

Обратите внимание, что 0,03 секунды — не более чем полная догадка, хотелось бы увидеть реальное число.

Гравитационные волны будут выглядеть как аккуратные линейные полностью поперечные волны только при выходе из области интенсивного излучения.

Фотонам, испускаемым вместе с гравитационными волнами, требуется больше времени, чтобы достичь Земли, чем фотонам, испускаемым после них?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v