Обнаружение гравитационных волн

Я знаю, что все, что имеет массу, создает гравитационные волны, и единственная причина, по которой мы их не обнаруживаем, заключается в том, что они невероятно малы.

Если гравитационные волны действуют как любые другие волны, то они должны накладываться друг на друга. Поскольку во Вселенной есть большое количество массивных объектов, которые все время движутся, не должны ли гравитационные импульсы накладываться друг на друга так, чтобы LIGO всегда обнаруживала гравитационные волны?

Я бы порекомендовал вам отправить этот вопрос по почте на адрес questions@ligo.org. Ученые очень полезны и всегда отвечают на ваши вопросы, как они это сделали в нескольких моих случаях. Более того, кто может знать об их теориях лучше, чем они сами?
Дополнительную информацию можно найти на сайте www.ligo.org. Не забудьте опубликовать ответ на свой вопрос, когда получите ответ от LIGO. Я с нетерпением жду этого. 😊😊

Ответы (1)

Ну да, спросите у LIGO, но это не так сложно, и люди из PSE могут дать вам несколько ответов.

Но нет нужды спрашивать, они опубликовали некоторые из них, а также есть другие документы и более подробные резюме, которые вы можете найти в Google. Для LIGO вы можете начать с https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources . Или погуглите источники гравитационных волн

Да, конечно, гравитационные волны накладываются друг на друга, но слабые волны, наложенные на более сильные волны, могут быть незаметны. Подобно электромагнитным волнам, в линейном приближении они распространяются и затухают на достаточно большом расстоянии 1/r. Самые сильные гравитационные волны излучаются очень плотными и очень маленькими объектами, такими как черные дыры и нейтронные звезды, когда они сильно возмущены, например, при столкновении или слиянии. Вероятно, существуют и другие мощные источники, возникшие в ранние дни существования Вселенной, до рекомбинации, и мы хотели бы построить достаточно большие детекторы, чтобы увидеть их, вероятно, более длинные волны.

Мы не видим всего этого в сумме, потому что у нас недостаточно чувствительности, и потому что их частоты могут быть разными (поскольку электромагнитные волны накладываются друг на друга на одной частоте, более нелинейные эффекты намного слабее).

В нелинейном режиме гравитационных волн все становится намного сложнее, потому что гравитация в Общей теории относительности по существу взаимодействует сама с собой — гравитационные эффекты интерферируют друг с другом, если они достаточно сильны.

Другой фактор, который интересен для гравитационных волн, заключается в том, что они не могут быть созданы монополями (единичными массами) или даже дипольными распределениями, но могут быть квадруполями и n-полюсами, для более высоких значений. 2 н . Большая часть (или все), что мы обнаружили до сих пор, происходили от слияний, происходящих не точно радиально, поэтому они имеют квадрупольный момент (представьте себе штангу, вращающуюся вокруг любой оси, отличной от ее оси симметрии). Если мы получим более чувствительные детекторы, мы увидим больше эффектов от других гравитационных искажений.

Астрофизическое и физическое сообщество стремится построить более чувствительные и большие детекторы гравитационных волн. Они рассматривают их как гравитационные обсерватории, совершенно новый режим для исследования Вселенной. Одна статья по этому поводу находится, например, на https://arxiv.org/pdf/1209.0667.pdf . Я уверен, что есть более свежие статьи, в которых подробно описывается, что конкретно можно увидеть для каждого размера интерферометра.

Спасибо большое, все очень доходчиво!!! Мне просто интересно, я так понимаю, что в будущем атрофическое сообщество хочет строить новые интерферометры в космосе, чтобы замечать малейшие возмущения в пространстве-времени. Если бы мы смогли обнаружить фоновую гравитационную волну, как вы упомянули, то могли бы мы ожидать, что она будет иметь те же расхождения в плотности, что и реликтовое излучение, или эти два явления не будут связаны?
@Франческо. Я справедливый и хороший вопрос. Ответ почти наверняка да. Поскольку большая часть флуктуаций реликтового излучения вызвана флуктуациями плотности в то время, когда свет мог выйти после рекомбинации, позволившей ему (примерно 380 000 лет после Большого взрыва), и эти возмущения плотности (просто вариации массы плотности энергии в разных частях тогдашнего неба) действовала бы на гравитационные волны так же, как и любая масса (такой же общей величины), это будет иметь какое-то влияние. 2-3 года назад мы думали, что обнаружили некоторые закономерности в CMB из-за первичных волн GW. Было определено --- см. далее
что это была ложная тревога. Первичные ГВ генерировались в ранние времена Вселенной, в том числе за счет инфляции, и распространялись. Если и когда мы обнаружим это, мы должны увидеть реальное доказательство инфляции и, возможно, также больше информации о массовых неоднородностях на раннем этапе и в будущем. Видим ли мы в нем неоднородности, которые показывает реликтовое излучение, или более ранние периоды времени, могут быть некоторые корреляции. Если мы видим с достаточной чувствительностью. См. рисунок в следующей вики-статье о том, что мы можем увидеть о GW. en.m.wikipedia.org/wiki/Gavitation-wave_observatory