12 февраля 2016 г.

Гравитационные волны

Интерпретация сигнала GW150914: профиль гравитационно-волнового всплеска и эффективные орбитальные параметры (источник)
Написал на Элементах длиннотекст про гравитационные волны, с лирическим отступлением. Текст дописывался на излете сил, поэтому его надо будет еще полировать и дополнять. В астрофизике еще принято статьи с крупными результатами дополнять парой десяток технических сопровождающих статей. Вся эта подшивка статей появляется одновременно, так что читать их можно долго.

24 комментария:

  1. Спасибо - очень подробно и хорошо описано. Лучшая рускоязычная статья, я бы даже сказал.

    ОтветитьУдалить
  2. Всякий, кто (как я) впервые пытается разобраться с гравитационными волнами в интернете, непременно натыкается на фразу вроде "в отличие от электромагнитного, гравитационное излучение может быть только квадрупольным, а не дипольным". Дальнейшие попытки найти ясное определение "квадруполя" и представить, как этот зверь выглядит, уводят либо на картинки с четырьмя зарядами, расположенными как квадрат, из электродинамики, либо на описание квадрупольного момента со сложной математикой и рядами. Уходит некоторое время, чтобы сообразить, что вращающаяся пара массивных тел и есть желанный "квадруполь", а не "вращающийся диполь". Под гравитационным диполем, видимо, следует понимать пару масс, движущуюся строго по одной оси?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Вот такая картинка может помочь: http://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2016/02/gravitational_waves/15806630-2-eng-GB/Gravitational_waves_node_full_image_2.gif

      Удалить
    2. ага, спасибо, занятная картинка. хотелось бы еще увидеть изображение источника такой волны.

      Удалить
  3. Вот всегда не понимал то, как "колебания метрики" могут быть обнаружены, если наблюдатели и приборы колеблются вместе с ней? Раньше, до ОТО, пространство-время было статичной "ареной", но теперь само пространство колеблется и является динамичным. Но относительно какой "арены"?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. В проекте LIGO используется непрерывная оценка интерференционной картины. Луч лазера сначала расщепляется надвое. Два зеркала отражает луч в ортогональных плоскостях здесь и есть разница после суммирования, т. к. грав. волна в этих направлениях изменяется по-разному.

      Удалить
    2. я тоже думал о том, как колебания метрики могут быть обнаружены, и мой ответ такой: мы, и все материальные тела, не есть некий рисунок, намертво пришитый к растяжимому пространству. Тела не раздуваются, подобно рисунку, нанесенному на воздушном шарике, при надувании шарика. Все частицы и тела имеют некий собственный масштаб и размер, и могут свободно скользить по пространственной сетке. Именно поэтому расширение Вселенной заметно, что звезды и галлактики не расширяются вместе с расширяющимся пространством. Иначе, расстояние между дальними галлактиками не возрастало бы. И тело, падающее в черную дыру не разрывали бы силы гравитации, оно бы просто растягивалось и сжималось, не замечая этого.

      Удалить
    3. Для себя я уяснил, что для того чтобы откопать действительно достоверную информацию из моря интернет - свалки, нужно основываться на первичных принципах (п.п.). Eсли начало статьи или её вывод противоречит п.п., или ничего нового, то нет смысла дожёвывать тухлое мясо до конца.

      Удалить
    4. Если материальные тела не пришиты к Пространству-Времени, то должны быть пришиты ЭМ волны? Иначе обнаружить деформацию ткани П-В будет вовсе невозможно.

      Удалить
    5. Волны тем более не пришиты. Они пробегают по ткани пространства. Массивные материальные тела, хоть и изгибают метрику пространства, но могут в ней перемещаться. Как шары, по растянутой эластичной простыне

      Удалить
    6. В таком случае опять непонятно, как происходит детектирование. Волны отдельно от П-В, материальные тела/вещество - тоже не пришиты. Значит расстояние между зеркалами = const. скорость света = const. Что-же меняется?

      Удалить
    7. 1)изменяется геометрия ПВ при прохождении волны (оно "колышется")
      2)материальные предметы - в пространстве-времени
      3)материальные предметы "колышутся"
      4)это можно фиксировать, так как в разных направлениях "колышутся" по разному
      (интерферометр это фиксирует)

      Удалить
    8. значит комментарий выше - неверен. Тела шевелятся вместе с ПВ, а ЭМ излучение - нет.
      "материальные тела, не есть некий рисунок, намертво пришитый к растяжимому пространству. Тела не раздуваются, подобно рисунку, нанесенному на воздушном шарике, при надувании шарика. Все частицы и тела имеют некий собственный масштаб и размер, и могут свободно скользить по пространственной сетке."

      Удалить
    9. 1)"звезды и галактики не расширяются вместе с расширяющимся пространством" - так как на малых расстояниях их удерживают силы гравитации, а в отдельных физических телах- межмолекулярное взаимодействие - и эти сыли сильнее :)))

      2) и тела и ЭМИ в пространстве-времени , более им негде быть :))))

      Удалить
    10. Метрика - просто немного усложненная терема Пифагора.
      Причем "гипотенуза" сохраняется. Это к слову.
      В волне метрики, Теорема Пифагора немного нарушается, остается просто проверять эту теорему километровыми линейками с точностью в доли нанометра. Причем достаточно двух катетов.

      Удалить
  4. "от слияния черных двух" порадовало

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. LIGO были зарегистрированы ещё по крайней мере две гравитационные волны 12 октября и 26 декабря 2015: http://motls.blogspot.ru/2016/02/the-gates-octahedral-gravitational-wave.html#more

      Удалить
  5. Сколько энергии передает гравитационная волна детектору ?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. теория
      https://www.lorentz.leidenuniv.nl/lorentzchair/thorne/Thorne1.pdf
      5. Interaction of GWs with matter and EM fields

      Удалить
  6. separation на графике - это расстояние между дырами в радиусах Солнца?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. посмотрел в первоисточнике Rs - это радиус Шварцшильда

      Удалить
    2. видимо в данном случае это характерный размер применяемый для описания такой ситуации

      Удалить
  7. Между прочим первые комментарии и не только первые выглядели так, сто обнаружено столкновение черных дыр. На самом деле это было прямое обнаружение гравитационных волн (никто и не сомневался, что они есть и тому было косвенное подтверждение).
    Насчет черных дыр все наоборот. Все думают, ну почти все, что они есть. на самом деле никаких тому доказательств нет и пока неизвестно как их получить. Всему виной решение Шварцшильда и энтузиасты, пытающие придать физический смысл математически бессмысленному решению. Эйнштейн доказывал, что коллапс просто не дойдет до горизонта. Я доказываю решение задачи Шварцшильда должно быть другим.
    Первая статья оказалась неудачной. Впрочем это почти незаметно и статья была принята в ТМФ
    https://www.researchgate.net/profile/Valery_Morozov/publication/290395402_K_probleme_odnorodnoj_sistemy_otsceta/links/5696cea808ae34f3cf1de130.pdf?ev=pub_int_doc_dl&origin=publication_list&inViewer=true
    но я обнаружил нестыковку
    https://www.researchgate.net/profile/Valery_Morozov/publication/283904207_Metric_of_accelerated_system_and_solution_of_the_Einstein_equation_in_Russian/links/5649d73708ae54697fbf4211.pdf?ev=pub_int_doc_dl&origin=publication_list&inViewer=true

    ОтветитьУдалить
  8. А если представить что слияние чёрных дыр происходит не за миллионы парсек от нас а где-то в непосредственной близости от солнечной системы, так что изменение длин будет порядка 1% Как бы люди ощутили это обычным зрением, слухом, осязанием...?

    ОтветитьУдалить