Гравитационные волны

Мы знаем, что гравитационные волны растягивают пространство-время, поэтому свет, проходящий через это пространство, тоже должен растягиваться. Итак, мой вопрос: как мы узнаем, что что-то растягивается, если этот эффект испытывает каждый объект во Вселенной?

Во-первых, это происходит с каждым объектом, который оказывается там, где находится гравитационная волна, которая не находится одновременно во всей Вселенной. Во-вторых, то, что мы ощущаем, — это изменение растяжения. Это то, что было измерено LIGO .
@zephyr, ты можешь сделать это ответом.
@JamesK Я знаю, мне просто было лень. Хотя смело берите. Может позже, если никто не поставил официальный ответ, я что-нибудь напишу.

Ответы (2)

Я понимаю ваш вопрос и сам некоторое время боролся с ним.

Причина того, что установка интерферометра типа Майкельсона работает, заключается в том, что время прохождения фотонов в каждом плече намного короче, чем период времени гравитационной волны. Таким образом, фотоны на самом деле вовсе не растягиваются гравитационной волной — они просто излучаются в рукав, который изменил свою видимую длину. Эффект различен в двух перпендикулярных плечах (одно растягивается, а другое сжимается), и это создает разность фаз в сигнале, когда лучи в двух плечах рекомбинируются. Разность фаз модулируется частотой гравитационной волны (которая намного ниже частоты лазерного излучения).

Например, длина рукава LIGO составляет 1120 км, потому что свет отражается вперед и назад 280 раз. Свет проводит в аппарате 3,7 микросекунды. Обнаруженные гравитационные волны имеют частоты ниже кГц, поэтому длина плеча значительно меняется только на временах, превышающих миллисекунду. Таким образом, фотоны «видят» рукава фиксированной длины.

Ах-ха, и, таким образом, тот факт, что мы можем видеть только слияния определенных масс в LIGO! Спасибо @Rob Jeffries, отличный ответ
@AtmosphericPrisonEscape Частотная чувствительность LIGO ограничена сейсмическим шумом на нижнем уровне ( < 10 Гц) и дробовой шум на высоких частотах. Центральной части этой частотной чувствительности соответствуют орбитальные частоты ∼ 10 черные дыры массы солнечной массы непосредственно перед слиянием. Верхняя граница не связана с приведенным выше приближением, которое, я думаю, не будет проблемой, пока вы не достигнете частоты выше 100 кГц.

Геометрия гравитационных волн такова, что они растягивают и сжимают пространство-время по-разному в перпендикулярных направлениях. Таким образом, детектор замечает разницу во времени полета между двумя фотонами, движущимися вдоль разных осей детектора, поскольку скорость света постоянна. "Растягивание" фотона означало бы, что он меняет цвет (длину волны), но не время полета.

Если вас интересует математика, взгляните на «Геометрию обнаружения гравитационных волн » Джона Т. Уилана.

Гравитационные волны
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v