Монопольные гравитационные волны существуют?

ОТО говорит, что монопольного гравитационного излучения не существует. Я понимаю причины этого.

Однако есть этот эффект (который, как мне кажется, имеет признаки волны). Бумага в arXiv:

Монопольные гравитационные волны от релятивистских огненных шаров, вызывающих гамма-всплески ( http://arxiv.org/abs/astro-ph/0309448 )

Я хотел бы получить некоторые отзывы об этом документе, мои мысли о нем ниже, которые могут быть или не быть актуальными.

В основном происходит то, что у вас есть масса, которая теряет энергию. Итак, если вы стоите в точке вне массы, гравитационный потенциал очень быстро меняется, когда выброшенная масса проходит мимо вас. Поскольку мы определяем гравитационное поле как наклон потенциала, кажется, что при изменении потенциала к нашему движению будет приложен импульс.

Это изменение движения и есть то, почему я думаю, что бумага имеет правильное название — это волны.

Автор статьи без труда назвал этот эффект монопольной гравитационной волной, но правильно ли его называть гравитационной волной?

Ваше объяснение звучит почти правильно, это то, что я тоже получаю. Не было бы проблем с обычным представлением общей теории относительности о том, что свободные гравитационные волны могут существовать только в виде квадруполей или выше. Пока волна связана с движущейся массой (или электромагнитным полем), квадрупольное ограничение не применяется. Я думаю, что это лучше рассматривать как своего рода аналог плазмонам, которые являются возбуждениями связанных систем. Поскольку плазмоны обычно характеризуются как квазичастицы, имеет ли смысл отличать «квазигравитационную волну» от случая свободной волны?
CuriousOne — как ваша точка связанной массы или электромагнитной волны, но поскольку это ОТО — где «Пространство-время говорит материи, как двигаться; материя сообщает пространству-времени, как искривляться». (Уиллер) - значит, эти монопольные волны могут существовать и в связи с квадропольным излучением ОТО, наряду, казалось бы, с самими этими монопольными волнами.
Я думаю, что самый интересный вопрос - это связь. Монопольная волна работает, потому что скорость распространения электромагнитных волн и гравитационных волн одинакова, поэтому они могут тесно сцепляться и двигаться со скоростью света, как и свободная волна. Гравитационная волна, связанная с материей, может двигаться только со скоростью материи, поэтому существуют два очень разных режима этих волн. Я не уверен, что назвал бы их физически эквивалентными или эквивалентными свободной гравитационной волне, отсюда и предположение о квазиволновом. Спасибо, что рассказали, но сегодня я кое-чему научился!

Ответы (2)

Такого рода эффекты применимы к любому виду массы или энергии. Массивная частица, движущаяся со скоростью ниже скорости света, будет нести «досветовую гравитационную волну». Диполярное излучение будет нести «диполярную гравитационную волну» и т.д.

В принципе, можно присвоить ярлык «гравитационная волна» любому гравитационному полю, распространяющемуся вместе с каким-либо вещественно-энергетическим объектом. Но это обычно не делается. Более пуристская точка зрения состояла бы в том, чтобы называть свободные гравитационные волны единственными гравитационными волнами. Т.е. если это вакуумное возбуждение самого пространства-времени, то это гравитационная волна, если это собственно гравитация, связанная с каким-то объектом, то нет. Такие гравитационные волны, излучаемые изолированными источниками, действительно могут быть только квадрупольными.

Однако эту линию сложнее провести в случае нулевой (движущейся со скоростью света) материи. В этом случае вы часто не знаете, какая часть является «свободной» волной, а какая — «уносимой», потому что обе они будут двигаться со скоростью света вдоль материи/излучения. И это тоже фундаментальный вопрос; нет действительно принципиальной разницы между «покоящимся пространством-временем» и «вибрирующим пространством-временем», через которое проходит волна. Мы можем говорить о различии между «волной» и «не волной» только благодаря заранее определенному значению «неподвижного фона». Но когда вы, например, находитесь в тонкой оболочке гамма-излучения, удаляющегося от источника, «правильный фон» определить практически невозможно.

Следовательно, люди часто говорят о волнах, увлеченных нулевой материей, просто как о гравитационных волнах и не делают различия между «свободной» и «увлекаемой» частью ( у Гриффитса и Подольского есть несколько глав с примерами). В статье, на которую вы ссылаетесь, можно провести различие, потому что можно показать, что в поляризации или силе волны нет дополнительной свободы. Проще говоря, гравитационная волна не имеет свободных свойств и полностью определяется оболочкой гамма-излучения (вплоть до нефизических калибровочных преобразований). Таким образом, мы могли бы назвать упомянутое возбуждение в метрике либо «монопольной волной», либо «волнуемым гравитационным полем», на самом деле это просто вопрос более тонкого соглашения об именах.

Спасибо. Таким образом, в электромагнитном случае у нас есть аналогичная концепция «перетаскивания». В электромагнитных волнах коллапсирующее поле B порождает поле E. Это означает, что дипольных электрических волн нет. Нам нужна вторая половина, B. Точно так же в гравитации мы можем создавать волны с конфигурациями монополя и диполя, имея гравитационную энергию в качестве компаньона.

Считаю важным подчеркнуть, что монопольное гравитационное излучение не существует в вакууме .

В случае с огненным шаром гамма-излучения мы испытываем что-то вроде монопольной гравитационной волны, потому что часть энергии массы прародителя выбрасывается в виде (в идеализированном случае) сферически расширяющейся оболочки излучения. Пока мы находимся вне этой оболочки излучения, мы не видим изменения гравитационного поля, но когда оболочка излучения проходит мимо нас, мы видим соответствующее уменьшение гравитационного потенциала. В зависимости от того, насколько тонка оболочка (насколько мгновенным был всплеск), это снижение потенциала может сопровождаться резким градиентом.

Сказав это, я бы не хотел называть это гравитационной волной. В отличие от «настоящих» гравитационных волн, эта «волна» не существует сама по себе. Скорее, он эффектно «приплывает» по расширяющейся оболочке излучения. Если бы каким-то образом излучение было остановлено (например, если бы мы окружили огненный шар концентрическим сферически-симметричным идеальным зеркалом), то остановилась бы и эта гравитационная «волна». Никакая реальная гравитационная волна не может быть защищена таким образом.

Я должен также упомянуть, что этот эффект отнюдь не ограничивается релятивистскими болидами. В принципе, одну и ту же монопольную «волну» можно испытать в любом расширяющемся или сжимающемся сферически-симметричном объекте, пока наблюдатель находится внутри объекта.

Так что лично я бы воздержался от того, чтобы называть это гравитационной волной. Тем не менее, я понимаю, почему, с точки зрения наблюдения, все же может возникнуть соблазн назвать это так. Поскольку фронт волны излучения от огненного шара проходит мимо нас, монопольная гравитационная «волна» также будет присутствовать и, в принципе, может наблюдаться. Однако, учитывая типичные расстояния до таких огненных шаров, их непредсказуемость и временные масштабы взрыва, я подозреваю, что эффект будет гораздо труднее обнаружить, чем квадрупольное излучение от вдыхающих двойных систем.

Это очень сбивает меня с толку. Насколько мне известно, гамма-всплески представляют собой две релятивистские струи, направленные в противоположные стороны (см. этот поиск изображений в Google ), так о какой «идеальной сферической оболочке» вы говорите?
@ Кайл, я пытался рассмотреть гипотетический идеализированный сферически-симметричный случай. Если огненный шар анизотропен (а вы, конечно, правы, гамма-всплески предположительно довольно анизотропны из-за того, что они являются релятивистскими струями), то это можно смоделировать как сферически-симметричное расширение с вкладами более высокого порядка наверху, и мой ответ по-прежнему применим для сферически-симметричная составляющая. Суть моего ответа в том, что эти «волны» не являются свободным гравитационным излучением в пустом пространстве, а возникают в результате нахождения внутри самого внешнего радиуса объекта (включая излучение).
Здесь нет « если » или « предположительно »: струи гамма-всплесков хорошо известны и даже не близки к сферически-симметричным (за исключением, может быть, нескольких микросекунд после коллапса). Вероятно, даже в нулевом порядке неправильно предположить, что он сферический.
Я, конечно, не хотел предложить что-то нетрадиционное в отношении гамма-всплесков. Я просто пытался дать интерпретацию документа, на который ссылается ОП. Каким бы анизотропным ни был источник, в той мере, в какой он производит монопольные гравитационные «волны», это было бы связано с монопольной составляющей сферической гармоники расширения огненного шара.
Нейтрино проходят незамеченными, поэтому для наблюдателя это монопольная волна. Многие, если не все теоремы об ОТО предполагают наличие ровного, спокойного фона — вакуума. Тем не менее, можно было бы получить эти монопольные эффекты от любого уходящего излучения, включая традиционные квадрупольные волны ОТО. Таким образом, «вакуум» — это бесполезная концепция ОТО, которая сдерживает прогресс.
Что касается сферической оболочки: на самом деле не имеет значения, где и насколько несферическим является выброс массы-энергии, монопольная волна будет сферической, поскольку она измеряет массу, оставшуюся в отверстии. Теорема Биркгофа и все такое.
Монопольные гравитационные волны существуют?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v