Как именно возникают гравитационные волны?

Я думал о гравитационных волнах и обнаружил, что могу сомневаться в их происхождении.

Предполагая, что все вычисления находят волнообразное решение, которое нужно понять, я задавался вопросом о реальной причине / способе, которым создаются гравитационные волны: меня всегда учили, что волна создается возмущением, создаваемым движением объекта. . Гравитационные волны возникают, когда огромные массивные тела возмущают само пространство-время, но тут неясный факт: само движение масс возмущает пространство-время? Потому что мне трудно понять, создаются ли гравитационные волны просто движущимся массивным телом.

Потому что таким образом «мы тоже» можем производить гравитационные волны (частота которых будет крайне мала).

Можете ли вы попытаться уточнить свой вопрос. Gravitational waves arises when huge massive bodies do perturb the spacetime itself but here it's the unclear fact: it's the motion of masses itself that perturb the spacetime?Что ты имеешь в виду?
Просто хочу отметить, что, когда кто-то соберется ответить на этот вопрос, вы должны быть уверены, что мы действительно излучаем гравитационные волны, если движемся правильным образом!

Ответы (3)

Гравитационные волны генерируются аналогично электромагнитным волнам.

Классически изменение электрических или магнитных полей может генерировать электромагнитные волны, хорошим примером является радиоантенна, а также излучение, испускаемое ускоряющими или замедляющими частицы. Уравнения Максвелла достаточно «просты», поскольку речь идет о векторных полях. Это отражено в квантово-механическом переносчике электромагнитного поля фотоне, который имеет спин один.

В общей теории относительности математика более сложная, тем не менее, гравитационные волны ожидаются для «изменяющихся гравитационных полей», в кавычках, потому что гравитационное поле возникает из-за кривизны пространства, постулируемой ОТО. Поскольку мы имеем дело с тензорными полями, квантово-механическим носителем (в используемых до сих пор эффективных квантованиях гравитации) является гравитон со спином два.

гравитационные волны переносят энергию в виде гравитационного излучения. Существование гравитационных волн является возможным следствием лоренц-инвариантности общей теории относительности, поскольку оно приводит к понятию предельной скорости распространения физических взаимодействий. Напротив, гравитационные волны не могут существовать в ньютоновской теории гравитации, постулирующей, что физические взаимодействия распространяются с бесконечной скоростью.

Это иллюстрирует искажения пространства при прохождении волны:

Воздействие плюс-поляризованной гравитационной волны на кольцо частиц.

гравитационная волна

Так же, как и с электромагнитными волнами,

В общих чертах, гравитационные волны излучаются объектами, движение которых связано с ускорением, при условии, что движение не является идеально сферически симметричным (как расширяющаяся или сжимающаяся сфера) или цилиндрически симметричным (как вращающийся диск или сфера). Простой пример этого принципа — вращение гантели. Если гантель будет вращаться, как колесо на оси, она не будет излучать гравитационные волны; если он кувыркается из стороны в сторону, как в случае двух планет, вращающихся вокруг друг друга, он будет излучать гравитационные волны. Чем тяжелее гантель и чем быстрее она кувыркается, тем сильнее гравитационное излучение, которое она испускает. В крайнем случае, например, когда два веса гантели представляют собой массивные звезды, такие как нейтронные звезды или черные дыры, быстро вращающиеся вокруг друг друга, тогда будет испущено значительное количество гравитационного излучения.

Так что при определенных условиях ускоряющаяся масса может излучать гравитационные волны. Влияние на планетарные орбиты, хотя и присутствует из-за излучения гравитационных волн, очень мало из-за большой слабости гравитации.

Гравитационное излучение — еще один механизм орбитального распада. Он незначителен для орбит планет и спутников планет, но заметен для систем компактных объектов, что видно при наблюдениях за орбитами нейтронных звезд.

Под вращающимся цилиндрически симметричным объектом вы имеете в виду вращающийся с постоянной угловой скоростью? Если бы он вращался с неравномерной угловой скоростью, скажем, гармонически, он излучал бы гравитационные волны. Вы согласны?
@ Ганс, это будет зависеть от точных функций, может ли присутствовать квадрупольный момент. van.physics.illinois.edu/qa/…
Изменение моментов масс — это только один, хотя и самый крупный источник гравитационной волны. Гравитомагнитный эффект, создаваемый массовым током, является еще одним, хотя и гораздо меньшим источником. Таким образом, вращающийся цилиндрически симметричный объект излучает гравитационную волну при неравномерном вращении.

При обсуждении недавно наблюдаемых гравитационных волн упоминалось, что вероятной причиной были две черные дыры, вращающиеся вокруг своего центра масс, каждая из которых замедлялась на своей орбите и, следовательно, преобразовывала свою орбитальную энергию в гравитационные волны по мере того, как каждая из них приближалась к точке, а затем удалялась от нее. они наблюдаются. Когда скорость, с которой они приближаются друг к другу, достигает половины скорости света, они испускают большой всплеск гравитационных волн, когда падают друг на друга и становятся одной большей черной дырой.

Обратите внимание, что гравитационные волны и гравитационные волны различны.

Кажется, есть некоторая двусмысленность в определении термина гравитационная волна .

В этой ссылке говорится о классических волнах в газах и жидкостях, и я вижу, как это может влиять на пространство-время.

Но ваш вывод относится непосредственно к пространству-времени. Является ли пространство-время газом, жидкостью или твердым телом? Аргумент в другой раз.

Здесь я должен согласиться с левитофером, разница заключается в массе движущегося объекта, создающего гравитационную волну, и взаимодействии задействованных сил, создающих волну.

Примеры:

Объект, движущийся по прямой линии, создает волну в форме буквы V; как лодка, две черные дыры, вращающиеся вокруг друг друга, создают волну в форме спирали; как галактика со спиральным рукавом, и когда сливаются две черные дыры, образуется сферическая волна. подумайте о камне в пруду, но это плохой двухмерный пример.

Все это сравнивает пространство-время с классической волновой механикой, которая не обязательно коррелирует. Все это быстрый ответ, который приходит мне в голову, но я надеюсь, что он укажет вам правильное направление.