Все мы знаем об эффекте гравитационного линзирования. Из аналогии с тканью пространства-времени, используемой для объяснения этой концепции таким непрофессионалам, как я, я понимаю, что свет следует за искривлением пространства-времени.
Следуя тому же ходу мысли, гравитационные волны будут вызывать растяжение и сжатие пространства-времени. Повлияет ли это каким-либо образом на путь света?
Гравитационные волны действительно влияют на траекторию движения света. Собственно, так и работает LIGO.
Гравитационные волны заставляют пространство растягиваться и сжиматься только в направлениях, поперечных (перпендикулярных) их движению. Предположим, что две руки LIGO выровнены по и направления. Гравитационная волна, распространяющаяся в направление приведет к искажению пространства в и только направления. При прохождении волны детектора «пик» волны будет максимально растягиваться в одном направлении ( ) при сжатии другого ( ). «Долина» будет делать обратное: сжиматься во время растяжки .
Из-за растяжения и сжатия пространства лазерный свет в двух плечах детектора проходит разные расстояния. Это относительное изменение длины пути вызывает интерференционную картину, которую обнаруживает LIGO.
Как указывает @eri, если свет движется в том же направлении, что и гравитационная волна, они будут двигаться с одинаковой скоростью. Свет не заметит никаких периодических изменений в пространстве, потому что он всегда находится в одном и том же месте на волне (пик, впадина, где-то посередине).
Если свет движется в любом непараллельном направлении относительно распространения волны, он будет испытывать изменения в форме пространства. Их изменения немного повлияют на времена прихода фотонов, но не очень сильно.
Да, не вдаваясь в вычисления, путь света должен быть затронут, поскольку гравитационная волна является возмущением в метрике пространства-времени. Если метрика возмущена, то затрагивается геодезическое уравнение (которое управляет движением всех частиц и фотонов в пространстве-времени).
Единственная сложность заключается в том, что ГВ распространяется со скоростью света; поэтому, если «волновой фронт» движется в том же направлении, что и фотоны, то они никогда не обгоняют друг друга, и, как видно из бесконечности, ГВ, отстающие от фотонов, всегда будут отставать от фотонов, поскольку они движутся с той же скоростью в космосе. Если свет «движется» вдоль GW, то наблюдатель на бесконечности должен увидеть, как на световые пути влияет то же самое, что и на пространство-время. Но локально свет, вероятно, не может «почувствовать» ГВ.
Было бы неплохо увидеть явное вычисление этого - я не слишком хорошо разбираюсь в самом GW.
Наверное, полезно было бы сначала сравнить гравитацию и гравитационные волны (ГВ) при прохождении ими гравитационного поля Земли.
Чтобы сравнить гравитацию и GW, вы можете рассматривать гравитацию как постоянное падение в пространстве, в то время как GW — это движущуюся рябь в пространстве.
Где бы ни проходила эта рябь, она мгновенно и временно меняет форму постоянного провала. Т.е. немного меняет гравитацию (в зависимости от силы ГВ). Тогда форма провала (гравитации) вернется к своему постоянному состоянию после прохождения ГВ.
Следовательно, для времени воздействия оно должно влиять на скорость света, время, длину волны и т. д. Потому что на все это влияет сила гравитации.
Сколько — должно быть, это было предсказано общей математикой относительности, может быть, кто-то еще может это количественно определить.
Папа Кропоткин