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¿Qué son las ondas gravitacionales?

La onda gravitacional es una ‘onda’ invisible (pero increíblemente rápida) en la estructura del espacio-tiempo causada por algunos de los procesos más violentos y enérgicos del Universo.

Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales en 1916 en su teoría general de la relatividad. Las matemáticas de Einstein mostraron que los objetos de aceleración masiva (como las estrellas de neutrones o los agujeros negros que orbitan entre sí) interrumpirían el espacio-tiempo de tal manera que las ‘ondas’ de espacio distorsionado se irradiarían desde la fuente (como el movimiento de las ondas lejos de una piedra arrojado a un estanque). Además, estas ondas viajarían a la velocidad de la luz a través del Universo, llevando consigo información sobre sus orígenes cataclísmicos, así como pistas invaluables sobre la naturaleza de la gravedad misma.

Las ondas gravitacionales más fuertes son producidas por eventos catastróficos como colisiones de agujeros negros, el colapso de núcleos estelares (supernovas), estrellas de neutrones coalescentes o estrellas enanas blancas, la rotación ligeramente tambaleante de estrellas de neutrones que no son esferas perfectas y los restos de gravitación. radiación creada por el nacimiento del universo mismo.

La animación de arriba ilustra cómo las ondas gravitacionales son emitidas por dos estrellas de neutrones cuando primero orbitan entre sí y luego se unen. (Crédito: NASA / Goddard Space Flight Center)

Aunque se predijo que existían ondas gravitacionales en 1916, la prueba real de su existencia no llegaría hasta 1974, 20 años después de la muerte de Einstein. En ese año, dos astrónomos que trabajan en el Radio Observatorio de Arecibo en Puerto Rico descubrieron un púlsar binario: dos estrellas extremadamente densas y pesadas en órbita una alrededor de la otra. Este era exactamente el tipo de sistema que, según la relatividad general, debería irradiar ondas gravitacionales. Sabiendo que este descubrimiento podría usarse para probar la audaz predicción de Einstein, los astrónomos comenzaron a medir cómo el período de las órbitas de las estrellas cambió con el tiempo. Después de ocho años de observaciones, se determinó que las estrellas se acercaban entre sí exactamente a la velocidad predicha por la relatividad general. Este sistema ha sido monitoreado por más de 40 años y los cambios observados en la órbita concuerdan tan bien con la relatividad general, que no hay duda de que está emitiendo ondas gravitacionales. Para una discusión más detallada de este descubrimiento y trabajo, vea Look Deeper

Desde entonces, muchos astrónomos han estudiado el momento de las emisiones de radio del púlsar y han encontrado efectos similares, confirmando aún más la existencia de ondas gravitacionales. Pero estas confirmaciones siempre llegaron indirectamente o matemáticamente y no a través del contacto ‘físico’ real.

¡Ese fue el caso hasta el 14 de septiembre de 2015, cuando LIGO, por primera vez, detectó distorsiones físicas en el espacio-tiempo mismo causadas por el paso de ondas gravitacionales generadas por dos agujeros negros colisionando a casi 1.300 millones de años luz de distancia! LIGO y su descubrimiento pasarán a la historia como uno de los mayores logros científicos humanos.

Afortunadamente para nosotros aquí en la Tierra, mientras que el origen de las ondas gravitacionales puede ser extremadamente violento, para cuando las olas llegan a la Tierra son millones de veces más pequeñas y menos disruptivas. De hecho, cuando las ondas gravitacionales de la primera detección llegaron a LIGO, ¡la cantidad de oscilaciones de espacio-tiempo que generaron era miles de veces más pequeña que el núcleo de un átomo! Tales mediciones inconcebiblemente pequeñas son para lo que LIGO fue diseñado para hacer. Para saber cómo LIGO puede lograr esta tarea, visite el interferómetro de LIGO.

Para más consulta:

¿Qué son las ondas gravitacionales y por qué son importantes?

¿Qué son las ondas gravitacionales? WIRED explica la teoría de Einstein

Explicado: las ondas gravitacionales de Einstein

Las ondas gravitacionales de Einstein ‘abren ventana al universo’

¿Qué es una onda gravitacional?

¿Qué es una onda gravitacional?

Para comprender las ondas gravitacionales, puede ignorar la afirmación de que son ondas en el continuo espacio-tiempo y las predicciones de la relatividad general de Einstein. Las ondas gravitacionales pueden considerarse simplemente como ondas de campo gravitacional, así como la luz se ve como una onda de campos eléctricos y magnéticos.

Esto significa que las ondas de gravedad tienen las mismas características que las ondas ordinarias: frecuencia, efecto Doppler, interferencia, amplitud, refracción, número de onda, velocidad de onda.

Aquí se explica cómo “comprender” las ondas gravitacionales sin referencia a la relatividad general. Piense en un “campo” gravitacional clásico (análogo a un campo eléctrico). Tales campos generalmente se enseñan en cursos introductorios; el campo cae con la distancia como un cuadrado inverso, al igual que un campo eléctrico de una carga. Cuando aceleras la masa, parte de este campo se sacude, y eso es una onda gravitacional. En los detectores LIGO, este campo hace que los espejos se aceleren y cambien sus distancias entre sí. Esta comprensión clásica de las ondas gravitacionales y LIGO es indistinguible de las predicciones de la relatividad general. Esto se debe a que en el límite de campo débil, la relatividad general y la gravedad clásica son idénticas (suponiendo que el campo se propaga con la velocidad de la luz, una suposición que proviene de la naturaleza cuadrada inversa del campo de fuerza).

Las ondas gravitacionales son ondas en la estructura del espacio-tiempo. Aunque Einstein demostró que existen hace varios años, su descubrimiento ha sido muy reciente. El 11 de febrero de 2016, los científicos de LIGO Scientific Collaboration (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser) anunciaron que habían detectado las ondas gravitacionales de dos agujeros negros colisionantes, a 1.300 millones de años luz de distancia de la Tierra y las habían convertido en ondas de sonido para que pudiéramos Entiéndelos mejor.

Entonces, ¿cómo se producen las ondas en el espacio-tiempo?

Las ondas gravitacionales se producen cuando los objetos en este universo se aceleran, disminuyen o cambian de dirección. La mayoría de los objetos en este universo producen ondas gravitacionales (no a nuestra escala, por supuesto, sino a una escala mucho mayor). De hecho, incluso nuestra Tierra produce ondas gravitacionales, porque orbita alrededor del sol y cambia constantemente su dirección, al igual que todos los demás planetas de nuestro sistema solar.

En todos estos casos, las ondas gravitacionales producidas son muy pequeñas y no son muy aparentes. Por lo tanto, los científicos necesitaban algo que pudiera producir enormes ondas gravitacionales, para poder comprender mejor el concepto de gravedad.

Dos agujeros negros en colisión parecían la mejor fuente de ondas gravitacionales, porque cuando dos agujeros negros colisionan, generan ondas gravitacionales masivas (que a veces pueden destruir una galaxia). Al llegar a la Tierra, estas ondas se vuelven más pequeñas, pero detectables, ya que han recorrido una distancia muy larga. Otros eventos como las supernovas también producen ondas gravitacionales.

Se dice que estas ondas del espacio-tiempo viajan a la velocidad de la luz, según la relatividad. Aún no se ha probado.

Cuando LIGO detectó las ondas de los dos agujeros negros que colisionaron, NO estaba completamente operativo. Pero cuando funciona de la mejor manera, puede detectar el más mínimo cambio causado por ondas gravitacionales muy pequeñas. Esto significa que podríamos detectar las ondas gravitacionales producidas por The Big Bang (que podría ser la explosión más tremenda de todas, el comienzo del universo). Los científicos entonces entenderían más sobre cómo se formó este universo.

La gravedad o las ondas gravitacionales son cambios en la curvatura similares a las ondas en el espacio-tiempo. Son un resultado indirecto de la teoría de la teoría de la relatividad especial, y fueron propuestas explícitamente por Einstein en 1916 en el marco de su teoría de la relatividad general. Mostró que la aceleración de la masa genera campos gravitacionales que dependen del tiempo y son capaces de transportar energía (como radiación gravitacional) desde su fuente a la velocidad de la luz.
Las ondas gravitacionales son de naturaleza cuadrupolar, mientras que las ondas electromagnéticas son dipolares. Los momentos multipolares oscilantes de la distribución de masa de un sistema producen radiación gravitacional.

Se han hecho muchos intentos para detectar ondas gravitacionales, pero aún no se ha observado evidencia directa de su existencia.

Las ecuaciones de campo de Einstein describen las interacciones entre la curvatura espacio-tiempo y la masa, como las ecuaciones de Maxwell describen y especifican la relación entre la carga eléctrica y los campos electromagnéticos.
Las ecuaciones de campo tienen una solución representada por una perturbación oscilante débil a la curvatura del espacio-tiempo, y esta solución es una onda gravitacional.
Estas ondas pueden considerarse como una perturbación oscilante a una métrica plana de espacio-tiempo de Minkowski, o también como una fuerza de marea que oscila entre las masas de prueba libres, o como una tensión que oscila en el espacio-tiempo.

Más explícitamente, se puede mostrar que una ecuación de onda representa las soluciones en el espacio libre para las perturbaciones métricas de un espacio-tiempo casi plano, con ondas que se propagan a la velocidad de la luz (esta es una aproximación de campo gravitacional débil).
Uno puede tomar un sistema de coordenadas donde la métrica tiene componentes:
[matemáticas] g_ {\ mu \ nu} = \ eta _ {\ mu \ nu} + h_ {\ mu \ nu} [/ matemáticas]

dónde
[matemáticas] \ eta _ {\ mu \ nu} [/ matemáticas] es la métrica de Minkowski en relatividad especial, y

Después de algunos cálculos, la solución a las ecuaciones de Einstein en el espacio libre se puede escribir como:

dónde

Entonces las perturbaciones métricas se propagan en el espacio libre como ondas a la velocidad de la luz.

Un ejemplo principal de una fuente de ondas gravitacionales es un par de estrellas de neutrones, o dos agujeros negros, o uno de cada tipo de estos objetos astrofísicos.
Observar explosiones de supernovas o el movimiento orbital de los púlsares binarios posiblemente puede dar una prueba indirecta de la existencia de ondas gravitacionales.

La siguiente imagen representa ondas gravitacionales generadas por dos estrellas de neutrones que orbitan entre sí (fuente de la imagen: Archivo: Wavy.gif):

Las formas de detectar ondas gravitacionales incluyen detectores de masa resonantes, detectores de masa libre, detectores en el espacio, mediciones de fondo cósmico y monitoreo de señales de púlsar.
Deben evitarse las perturbaciones externas y los efectos del ruido térmico en el sistema de detección, ya que la posible interacción entre los detectores y las ondas gravitacionales es muy débil.

En 1974, Russell Hulse y Joseph Taylor descubrieron y observaron el período orbital de un púlsar binario. Confirmaron que la órbita se estaba acelerando a la velocidad prevista por la emisión de ondas gravitacionales de acuerdo con la teoría de la relatividad general.

Los detectores LIGO (Observatorio de interferómetro láser de ondas gravitacionales)
se utilizan para intentar observar directamente las ondas gravitacionales cósmicas. Pueden detectar cepas extremadamente pequeñas (del orden de una parte en [matemáticas] 10 ^ {21} [/ matemáticas] ).

En la teoría cuántica de la gravedad, un campo cuántico cuyas excitaciones son gravitones representa el campo gravitacional.
Los gravitones pueden considerarse como los modos normales de oscilación de un campo de calibre (gravitacional), producido por una corriente de masa de masas en aceleración.

Algunos enlaces y recursos (en línea):
Onda gravitacional

Astronomía de ondas gravitacionales

http://www.ego-gw.it/public/even

McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology, 10th Edition.

Solo para completar esta respuesta, debe tenerse en cuenta que la expresión ondas de gravedad también se usa para referirse a las ondas estudiadas en oceanografía, meteorología y dinámica de fluidos.
Utilizada en este sentido, una onda de gravedad es una onda de capa superficial líquida controlada por gravedad y no por tensión superficial.
La tensión superficial del agua deja de ser importante en longitudes de onda superiores a unos pocos centímetros. En la superficie o las interfaces del océano, todas las ondas significativas son ondas de gravedad.
En meteorología, las ondas de gravedad son ondas atmosféricas transversales donde la fuerza restauradora es causada por el efecto de la gravedad sobre la densidad y las fluctuaciones de presión.
Ver, por ejemplo, el artículo de Wikipedia Onda de gravedad.

Las expresiones ondas de gravedad y ondas gravitacionales a veces se usan indistintamente para ambos significados (es decir, para ondas relacionadas con la relatividad general y ondas relacionadas con la dinámica de fluidos), por lo que esto puede causar cierta confusión.

Actualización:

El 11 de febrero de 2016, sucedió algo nuevo en la historia de la detección de ondas gravitacionales.

Por primera vez, los científicos han observado ondas en la estructura del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales, llegando a la Tierra desde un evento cataclísmico en el universo distante. Esto confirma una predicción importante de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein de 1915 y abre una nueva ventana sin precedentes al cosmos. […]

Las ondas gravitacionales fueron detectadas el 14 de septiembre de 2015 a las 5:51 am EDT (09:51 UTC) por los detectores gemelos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO), ubicados en Livingston, Louisiana, y Hanford, Washington. […]

En base a las señales observadas, los científicos de LIGO estiman que los agujeros negros para este evento fueron aproximadamente 29 y 36 veces la masa del sol, y el evento tuvo lugar hace 1.300 millones de años. Aproximadamente tres veces la masa del sol se convirtió en ondas gravitacionales en una fracción de segundo, con una salida de potencia máxima de aproximadamente 50 veces la del universo visible completo. […]

El descubrimiento fue posible gracias a las capacidades mejoradas de Advanced LIGO, una actualización importante que aumenta la sensibilidad de los instrumentos en comparación con los detectores LIGO de primera generación, lo que permite un gran aumento en el volumen del universo sondeado y el descubrimiento de ondas gravitacionales durante su primera carrera de observación.

Fuente: ondas gravitacionales detectadas 100 años después de la predicción de Einstein

Como nota adicional, generalmente es preferible tener otros experimentos precisos que confirmen la detección y presencia de ondas gravitacionales.

Gracias por el A2A.

Permítanme comenzar mi respuesta con una pregunta: ¿Qué son las ondas electromagnéticas?

Antes de Maxwell en la década de 1860, la gente sabía sobre electricidad; sabían sobre el magnetismo; y sabían que los dos estaban conectados. Sin embargo, no sabían exactamente cómo están conectados los dos.

Entró James Clerk Maxwell, quien escribió un conjunto de ecuaciones que contenían en sí mismos todo lo que la gente sabía sobre electricidad y magnetismo. Pero las ecuaciones también contenían algo más. Tenían “soluciones de vacío” no triviales: campos eléctricos y magnéticos presentes incluso cuando no había cargas, corrientes, ni imanes alrededor. Estas soluciones de vacío eran soluciones en forma de onda que tenían una velocidad de propagación específica. Maxwell reconoció esta velocidad como la velocidad conocida de la luz y propuso que las soluciones en forma de onda de hecho describan la luz. Pero las ecuaciones también predijeron que tales ondas, a longitudes de onda muy diferentes de la de la luz visible, pueden producirse moviéndose alrededor de imanes o cargas eléctricas. Esta predicción fue confirmada espectacularmente por Hertz no muchos años después. (Imagínese: no se trataba de humanos que imitaran la naturaleza. Nadie vio una radio en la naturaleza, y la idea de comunicarse a distancia utilizando ondas invisibles era similar a la magia de cualquier científico de mediados del siglo XIX. Sin embargo, esto era una predicción de una bella teoría de que se hizo realidad en el laboratorio).

Así como Maxwell desarrolló un conjunto de ecuaciones de campo para campos eléctricos y magnéticos, Einstein desarrolló un conjunto de ecuaciones de campo para campos gravitacionales. Y así como las ecuaciones de Maxwell tenían soluciones de vacío, también las ecuaciones de campo de Einstein. Y al igual que Maxwell, las soluciones de vacío de Einstein también se propagan como ondas, a la velocidad de la luz.

Estas serían ondas gravitacionales: el equivalente gravitacional de las ondas electromagnéticas, una predicción de nuestra teoría de campo de la gravedad. Las ondas electromagnéticas se generan moviéndose alrededor (acelerando) las cargas eléctricas. Las ondas gravitacionales se generarían moviéndose alrededor de las masas. Cada masa que se acelera pierde algo de energía e impulso al crear ondas en la geometría del espacio-tiempo, que viajan a la velocidad de la luz.

Sin embargo, hay una diferencia crucial. Debido a la naturaleza de las ecuaciones de campo de Einstein y la pequeñez de la constante gravitacional, la generación de ondas gravitacionales es excepcionalmente ineficiente. Se necesitan masas extremadamente grandes que experimentan aceleraciones extremas para producir ondas gravitacionales que transportan cantidades significativas de energía. Entonces, si bien es posible generar mucha luz, por ejemplo, calentando (y moviendo así) átomos y electrones cargados eléctricamente en el filamento de una bombilla, necesitarías algo del tamaño de un planeta, movido en relativismo velocidades, antes de que se produzcan cantidades significativas de ondas gravitacionales. Esta es una razón por la cual no hemos podido detectarlos directamente hasta la fecha.

Pero indirectamente, se han detectado observando los llamados púlsares binarios. Como dos estrellas en un sistema de púlsar binario orbitan entre sí muy rápidamente, pierden algo de energía debido a las ondas gravitacionales y, como resultado, su período orbital (que, en el caso de un púlsar binario, se puede medir con mucha precisión) cambia. Esto se ha detectado en varios púlsares, y la tasa de cambio es consistente con las predicciones derivadas de las ecuaciones de campo de Einstein.

¿Qué son las ondas gravitacionales? Son lo que le sucede al espacio cuando algo que tiene masa cambia la dirección o la velocidad en la que se mueve.

Una forma de conceptualizarlos es imaginar un bloque de madera flotando en un estanque. Si lo agarras y lo mueves, las ondas se extenderán en todas las direcciones. Estas ondas distorsionan la superficie del estanque cuando pasan sobre él, y cuando han pasado, la superficie vuelve a ser plana nuevamente. Esta no es una analogía exacta, pero le dará una idea de cómo funciona el fenómeno. En la vida real, las ondas gravitacionales atraviesan el espacio-tiempo de 4 dimensiones en lugar de atravesar un estanque de 2 dimensiones. Y en lugar de mover el espacio de un lado a otro, lo comprimen y lo expanden. Entonces, cuando una onda gravitacional pasa un objeto, el espacio que ocupa se expande y comprime un poquito, oscilando un poco hacia adelante y hacia atrás. El tamaño de la expansión y la compresión es mucho menor que el radio de un núcleo atómico, por lo que es muy difícil de detectar.

Las ondas gravitacionales son como ondas electromagnéticas, que son lo que le sucede al espacio cuando algo que tiene una carga eléctrica cambia la dirección o la velocidad en la que se mueve. Ambos se mueven a la velocidad máxima que cualquier cosa puede mover en nuestro universo, la “velocidad de la luz”. La gran diferencia es que las ondas gravitacionales son más de un billón de billones de billones de veces más débiles que las ondas electromagnéticas. Eso es 36 órdenes de magnitud. Nadie sabe por qué la fuerza gravitacional es mucho más débil que la fuerza electromagnética, pero ese es un hecho fundamental sobre el universo. ¡Un solo imán lo suficientemente pequeño como para sostenerlo en la mano puede generar suficiente fuerza electromagnética para levantar un clip contra toda la fuerza gravitacional generada por el planeta tierra! Esa es la diferencia entre las dos fuerzas.

Aunque es trivialmente fácil detectar ondas electromagnéticas (sus ojos lo hacen todo el tiempo, porque las ondas de luz son un tipo de onda electromagnética) es muy difícil detectar ondas gravitacionales porque son mucho más débiles.


¿Por qué son importantes? Todo lo que sabemos sobre el universo hasta ahora proviene del estudio de las ondas electromagnéticas. Utilizamos telescopios que pueden recibir y registrar diferentes tipos de radiación electromagnética: luz visible, infrarroja, ultravioleta, radio, etc. Esto nos ha revelado una enorme cantidad sobre el resto del universo, pero tiene una gran limitación: hay muchas cosas por ahí que se interponen en el camino. Las estrellas, galaxias, nubes de gas, etc., emiten y absorben ondas electromagnéticas, por lo que no podemos “ver” fácilmente lo que está al otro lado de ellas. Es difícil para nosotros ver las cosas muy lejos, porque cuanto más lejos está algo, más probable es que su radiación electromagnética haya sido absorbida o interferida por cosas que se encuentran entre él y nosotros.

Las ondas gravitacionales, por otro lado, no son absorbidas por nada. Entonces, si ocurre un evento en algún lugar del cosmos que emite una poderosa “onda” gravitacional (como dos agujeros negros colisionando, que es probablemente lo que causó las ondas cuya detección se anunció recientemente) podremos “verlo” sin importar lo que pase. más está en el camino. Y esto es importante, porque en astronomía distancia = tiempo. Cuanto más lejos está algo, más tiempo ha pasado desde que se emitieron las olas que estamos viendo ahora. Entonces, cuanto más lejos podamos mirar, más atrás en el tiempo podremos mirar.

Ahora que hemos demostrado que podemos detectar ondas gravitacionales, se están realizando esfuerzos para construir instrumentos aún más potentes que puedan detectar “ondas” más débiles, y esto nos dará una nueva y poderosa forma de descubrir lo que ha estado sucediendo en los confines. del cosmos y muy atrás en el tiempo.

Es una onda en la estructura del espacio y el tiempo.

Imagine que el espacio es una lámina de goma gigante: las cosas que tienen masa hacen que la lámina de goma se doble, como una bola de boliche en un trampolín. Mientras más masa, más se dobla y distorsiona el espacio por la gravedad.

Por ejemplo, la razón por la cual la tierra gira alrededor del sol es porque el sol es muy masivo, causando una gran distorsión del espacio a su alrededor. Si solo trata de moverse en línea recta alrededor de una distorsión tan grande, se encontrará realmente moviéndose en un círculo. Así es como funcionan las órbitas: no hay una fuerza real que empuje los planetas, solo una curvatura del espacio.

Las ondas gravitacionales se producen cuando las masas se aceleran, cambiando la distorsión del espacio.

Todo con masa o energía puede formar ondas gravitacionales. Si tú y yo comenzáramos a bailar alrededor del otro, también causaríamos ondas en la estructura del espacio y el tiempo.

Pero estos serían extremadamente pequeños. Prácticamente indetectable.

Ahora la gravedad es muy débil en la escala de las otras fuerzas en el Universo, por lo que necesitas algo realmente, muy masivo moviéndose muy, muy rápido, para hacer las grandes ondas que podemos detectar.

¿Cómo observarías una onda en el espacio?

Si el espacio entre usted y yo se estira o comprime, no lo notaríamos si hubiéramos hecho marcas en nuestra lámina de goma metafórica, por ejemplo, usando rocas igualmente espaciadas. Porque estas marcas también se estirarían aún más.

Pero hay una regla que no se estira, una hecha usando la velocidad de la luz. Si el espacio entre dos puntos se estira, la luz tardará más en pasar de un punto a otro.

Aquí es donde entra en juego el experimento LIGO.

Cuando llega una onda gravitacional, estira el espacio en una dirección y aprieta el espacio en la otra dirección.

Al medir la interferencia de los láseres cuando rebotan entre los diferentes puntos, los físicos pueden medir con mucha precisión si el espacio intermedio se ha estirado o comprimido. Y la precisión necesaria es increíble.

Es una forma completamente nueva de estudiar el Universo.

Cada vez que hay una nueva forma de observar el Universo, descubrimos cosas que no esperábamos.

Realmente se trata de buscar cosas nuevas que no sabíamos que existían, examinar los extremos de nuestro conocimiento de la física y probar nuestras teorías sobre cómo funciona el Universo.

Crédito: cómics PHD

El término “ondas gravitacionales” se explica por sí mismo. Estas ondas pueden pensarse a lo largo de las líneas de las ondas electromagnéticas. Al igual que las ondas EM son ondas de un campo electromagnético, las ondas gravitacionales pueden considerarse ondas de un campo gravitacional.

Sin embargo, al cavar más profundo, uno puede descubrir que estas ondas son perturbaciones en la curvatura del espacio-tiempo, generadas por masas aceleradas y se propagan como ondas hacia el exterior desde su fuente a la velocidad de la luz.

Explicación por la relatividad general: la teoría de la relatividad general de Einstein, que proporciona una descripción unificada de la gravedad como una propiedad geométrica del espacio y el tiempo, da la idea de que la presencia de masa provoca una curvatura en el espacio-tiempo. En general, cuanto más masa contenga dentro de un volumen de espacio dado, mayor será la curvatura del espacio-tiempo en el límite de su volumen. A medida que los objetos con masa se mueven en el espacio-tiempo, la curvatura cambia para reflejar las ubicaciones cambiadas de esos objetos. En ciertas circunstancias, los objetos acelerados generan cambios en esta curvatura, que se propagan hacia afuera a la velocidad de la luz de forma ondulatoria. Estos fenómenos de propagación se conocen como ondas gravitacionales.

Cuando una onda gravitacional pasa a un observador, ese observador encontrará el espacio-tiempo distorsionado por los efectos de la tensión. Las distancias entre los objetos aumentan y disminuyen rítmicamente a medida que pasa la onda, a una frecuencia correspondiente a la de la onda.

Cuando las estrellas de neutrones chocan, generan una cantidad realmente masiva de energía. El Observatorio avanzado de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) lo detectó este último año. A unos 130 millones de años luz de distancia, dos estrellas de neutrones súper densas, cada una tan pequeña como una ciudad pero más pesada que el sol, se habían estrellado entre sí, produciendo una convulsión colosal llamada kilonova y enviando una onda reveladora a través del espacio-tiempo a Tierra.

Cuando las ondas gravitacionales han viajado decenas de millones de años luz a la Tierra, son tan débiles que se necesitan equipos extremadamente sensibles para detectarlas. Por lo tanto, estas ondas no tienen un efecto notable en la Tierra.

Las ondas gravitacionales son ondas en el espacio-tiempo que se generan por la aceleración o desaceleración de objetos masivos en el espacio. Esto significa que son ondas que llevan la energía gravitacional lejos del sitio de impacto de dos objetos en el espacio. Cualquier objeto cósmico masivo puede producir estos en aceleración. De hecho, usted y yo podemos producirlos si corremos en círculos uno alrededor del otro. Sin embargo, las olas que producimos serían tan pequeñas que serían casi insignificantes.

¿Cómo fueron detectadas las ondas gravitacionales por los humanos?

Bueno, las ondas gravitacionales fueron detectadas por el avanzado interferómetro láser de ondas gravitacionales observatorio, o LIGO, para abreviar. El estudio se basó en la observación de la diferencia en el tiempo que tarda la luz en viajar en caso de distorsión del espacio-tiempo.

Digamos que se midió y registró el tiempo que tardó la luz en llegar desde el punto A hasta donde se encontraba. Sabemos que se supone que la velocidad de la luz es constante. Por lo tanto, si la luz tarda más (o menos) en llegar del punto A al punto B, debe significar que se ha producido una distorsión en el espacio-tiempo. Este es el principio subyacente utilizado en el experimento LIGO.

¿Qué detectó LIGO?

LIGO detectó la colisión de dos agujeros negros masivos, uno de aproximadamente 35 veces la masa del sol, y el otro un poco más pequeño, a unos 1.300 millones de años luz de distancia.

¿Cuál es el significado del descubrimiento de las ondas gravitacionales?

El universo tal como lo conocemos, o, como lo saben nuestros astrónomos y científicos más brillantes, es el universo observable. Por lo tanto, hasta ahora, lo que sabemos es lo que hemos observado a través de la luz, es decir, a través de la vista.

El descubrimiento de las ondas gravitacionales, en efecto, le da a los astrónomos oídos. Ahora tienen una forma más de estudiar el universo. ¿Porque es esto importante? Porque el conocimiento es la base de toda invención. La mayor parte de la tecnología que usamos ahora se desarrolló debido al descubrimiento de ondas de radio en el día. Con el descubrimiento de las ondas gravitacionales, los científicos ahora tienen una nueva ventana para echar un vistazo a los misterios del universo.

Algunas cosas que los científicos esperan observar, gracias a las ondas gravitacionales son:

  • Los agujeros negros colisionan, lo que confirma positivamente la existencia de agujeros negros.
  • Explosión de estrellas
  • La velocidad a la que se expande el universo
  • Posiblemente el origen del Big Bang que creó el universo.
  • ¿Quién sabe qué más?

Leer más – ¿Qué son las ondas gravitacionales?

Imagine que las ondas de agua son ondas que se propagan en la superficie del agua, con la gravedad y la tensión superficial como fuerzas restauradoras. Las deformaciones se propagan con la velocidad de la ola, mientras que las moléculas de agua permanecen en las mismas posiciones en promedio. La energía, sin embargo, se mueve hacia la orilla.

Ahora, en el lugar del agua, imagine la curvatura del espacio-tiempo y las ondas de agua aquí son reemplazadas por las ondas llamadas ondas gravitacionales (u ondas de gravedad). Las ondas gravitacionales son ondas en la curvatura del espacio-tiempo que son generadas por masas aceleradas y se propagan como ondas hacia el exterior desde su fuente a la velocidad de la luz. Las ondas gravitacionales transportan energía como radiación gravitacional , una forma de energía radiante similar a la radiación electromagnética.

Muchas propiedades de estas ondas son similares a otras ondas familiares (por ejemplo, ondas de sonido, ondas de agua, etc.).

Propiedades como: –

  1. Llevan energía, momento y momento angular.
  2. Al igual que la radiación electromagnética, también muestran el desplazamiento de la longitud de onda.

Cualquier objeto tiene gravedad que atraería a cualquier otro objeto hacia ellos sin excepción. Si sacudimos este objeto, por supuesto, la gravedad que lo rodea también cambiaría sinusoidalmente: ¿no es también una onda, por lo tanto, una onda gravitacional?

No es porque además de esa gravedad sinusoidal, haya OTRA gravedad sinusoidal que elimine parte de la energía del objeto tembloroso e irradie indefinidamente con la velocidad de la luz, que se llama onda gravitacional. Hay una gran diferencia aquí. El primero no se lleva la energía del objeto (o el sistema de cierre), por lo tanto, es solo la fuerza habitual.

La onda gravitacional significa mucho en al menos dos formas diferentes. Primero, por supuesto, proporciona una validación adicional para la teoría de la Relatividad General porque es la teoría que predice la existencia de ondas gravitacionales. En cierto modo, le dice a cualquiera que persiga la teoría unificada de la gravedad y la mecánica cuántica podría estar seguro de que no hay nada de malo en la Relatividad General, lo que dificulta el trabajo.

Por otro lado, debido a que irradia energía, también proporciona otra validación de que el gravitón, la fuerza que transporta la partícula de gravedad, existe. Si existe el gravitón, podríamos estar más seguros de que nuestra tan esperada teoría unificada de la gravedad y la mecánica cuántica no es solo una falsa esperanza.

En estos días donde los físicos están prácticamente en el callejón sin salida esperando el nuevo y mucho más potente acelerador de partículas, la validación de la onda gravitacional es realmente como una fuente en el desierto.

Supongo que todavía somos demasiado estúpidos para entender.

Gracias por A2A.

Las ondas gravitacionales son las “ondas en el espacio-tiempo” creadas por las masas en movimiento, al igual que las ondas electromagnéticas se crean por las cargas en movimiento. Entonces, cualquier materia en el espacio que tenga algo de masa y se mueva, produce ondas gravitacionales. Estas ondas viajan a la velocidad de la luz y no pueden ser absorbidas o reflejadas por ninguna materia en el espacio. Incluso todos los planetas de nuestro sistema solar los producen, pero como su masa y velocidad de movimiento no son tan impresionantes en comparación con otros eventos que ocurren en el espacio, las ondas producidas por ellos son de muy baja amplitud y no se pueden detectar. Pero eventos como dos agujeros negros en órbita que están a punto de fusionarse en una o colisión de dos estrellas de neutrones producen ondas gravitacionales lo suficientemente fuertes como para ser detectadas incluso a 1.3 billones de años luz de distancia ya que su masa es muy muy alta.

Es un tema muy extenso, pero he tratado de explicarlo brevemente aquí.
En física, las ondas gravitacionales son ondas en la curvatura del espacio-tiempo que se propagan como ondas, viajando hacia afuera desde la fuente. Predicho en 1916 por Albert Einstien sobre la base de su teoría de la relatividad general, las ondas gravitacionales transportan energía como radiación gravitacional . La existencia de ondas gravitacionales es una posible consecuencia de la invariancia de Lorentz de la relatividad general, ya que trae consigo el concepto de una velocidad límite de propagación de las interacciones físicas. Por el contrario, las ondas gravitacionales no pueden existir en la teoría neutoniana de la gravitación, que postula que las interacciones físicas se propagan a una velocidad infinita.

Antes de la detección directa de ondas gravitacionales, había evidencia indirecta de su existencia. Por ejemplo, las mediciones del sistema binario Hulse-Taylor sugirieron que las ondas gravitacionales son más que un concepto hipotético. Las fuentes potenciales de ondas gravitacionales detectables incluyen sistemas estelares binarios compuestos por enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros. Varios detectores de ondas gravitacionales están en construcción o en funcionamiento, como el LIGO avanzado que comenzó las observaciones en

Fuente: cristales-ondas gravitacionales

http //: http://www.crystalinks.com/gravitationalwaves

Albert Einstein creía firmemente que para localizar cualquier objeto en el espacio necesitamos 4 cantidades. Los tres primeros con los que estamos familiarizados son el famoso eje de coordenadas donde ubicamos objetos como ( x, y, z). Pero si reflexionamos sobre esto con un poco más de calma, encontraremos la necesidad de algo más para localizar un objeto y ese es el momento.

Se refirió al tiempo para que fuera cuarta dimensión y sin tener idea de ello, apenas podemos dar idea de la ubicación de ningún objeto en el espacio. Consideró todo el espacio como tejido del espacio y el tiempo. Llegó a la conclusión de que el espacio y el tiempo son fenómenos vinculados. Este tejido era conocido comúnmente como la TELA ESPACIO-TIEMPO.

El espacio-tiempo puede tratarse simplemente como el modelo matemático con el tiempo como una dimensión extra y la partícula se representa aquí como (x, y, z, t). Con la introducción del tiempo, ingresamos al mecanismo relativista einstiens. El tiempo espacial surgió como independiente del marco de referencia a diferencia del mecanismo newtoniano.

Este es un diagrama simple para dar una idea sobre la tela imaginaria. Ahora imagine una tela en un espacio, ahora si colocamos algún objeto pesado en algún lugar de esa tela, seguramente creará una depresión alrededor de su área. Ahora, si arrojamos al azar un objeto más pequeño, entonces tendería a girar alrededor de ese objeto. Ahora tenemos un pequeño video que vinculará aún más este tejido del espacio-tiempo con la onda gravitacional

Gravedad Visualizada

Básicamente, con el descubrimiento de las ondas gravitacionales, podremos comprender varios fenómenos extraños del espacio de una manera más prolífica.

Tienen una velocidad: c.

Pueden tener una frecuencia bien definida, en cuyo caso tienen una longitud de onda bien definida, c / f. Sin embargo, también pueden ser irregulares. El evento recientemente detectado fue un chirrido con una frecuencia cada vez mayor.

Son transversales: la distorsión que transporta la energía está en ángulo recto con respecto a la dirección de desplazamiento.

Por lo tanto, tienen dos polarizaciones, pero a diferencia de las ondas EW que tienen polarizaciones separadas 90 grados que parecen – y |, tienen dos polarizaciones separadas 45 grados que parecen + y X.

En principio, pueden refractarse al colocarlos a través de una densa nube de polvo. Sin embargo, el índice de refracción es una función importante de la frecuencia: f ^ 2 si recuerdo correctamente.

En principio, pueden interferirse, pero necesitaría dos fuentes con exactamente la misma frecuencia, así que buena suerte con eso.

Mostrarían el efecto Doppler, y aunque no es relevante para binarios compactos (como el presente evento BH-BH pero también con estrellas de neutrones), el efecto Doppler del movimiento de la Tierra está permitido en la búsqueda de los mismos datos para frecuencia constante GWs de púlsares.

En principio, se someterían a lentes gravitacionales como se ha observado para la luz si hay un objeto masivo como una galaxia entre la fuente y nosotros, pero aún no tenemos remotamente la fuente que localiza la discriminación para distinguir una vista distorsionada o bifurcada de una simple. .

En una línea, se pueden definir como ‘Perturbaciones en el tejido del espacio-tiempo’. Imagina pasar tu mano por agua quieta. Se formarán ondas y se formarán olas
muévete en el camino de tu mano. Según Albert Einstein, lo mismo
sucede cuando los cuerpos pesados ​​como los planetas se mueven a través de la estructura de
tiempo espacial.

Tome otro ejemplo, si toma una hoja de tela tensa y coloca una bola pesada en el centro, la hoja se doblará debido al peso de la bola y cualquier cosa colocada cerca de la bola se deslizará hacia ella debido a la inclinación. La tela y la pelota
compartir la misma relación que el tejido espacio-temporal y celestial
cuerpos.

La detección física reciente de tales ondas es un gran logro en Astrofísica. Son importantes a pesar de que no afectan a los humanos y la vida directamente.

1) Cualquier evento cataclísmico en el Universo afecta el espacio-tiempo a través de ondas gravitacionales.

2) Comprenderlos también nos ayuda a comprender el impacto de tales eventos en la tierra.

3) Ayuda a predecir la trayectoria futura del Universo y aprender más sobre el Big Bang y la edad del Universo.

Debido a estos factores, se está planificando un observatorio LIGO para India y el
El gobierno de la India ya ha ofrecido una subvención de 1200 millones de rupias para esto
propósito.

HECHO:
Einstein predijo la presencia de ondas gravitacionales en 1916 pero el
validación de la misma fue realizada por científicos en una conferencia de prensa
recientemente en febrero de 2016.

Fuente: http://www.newsbytesapp.com

Las ondas gravitacionales son ‘ondas’ en el tejido del espacio-tiempo causadas por algunos de los procesos más violentos y enérgicos del Universo. Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales en 1916 en su teoría general de la relatividad.

PROPIEDADES

La teoría de la relatividad general cosmológica 5D desarrollada por Carmeli reproduce todos los resultados que han sido probados con éxito para la teoría 4D de Einstein. Sin embargo, la teoría de Carmeli debido a su quinta dimensión, la velocidad del universo en expansión, predice algo diferente para la propagación de las ondas de gravedad en escalas de distancia cosmológica.

Este análisis indica que la radiación gravitacional puede no propagarse como una onda no atenuada donde se sienten los efectos de la expansión del Hubble.

En tales casos, la energía no viaja sobre escalas de gran longitud, sino que es evanescente y se disipa en el espacio circundante en forma de calor.

Las ondas gravitacionales son ondas en la curvatura del espacio-tiempo que se generan en ciertas interacciones gravitacionales y se propagan a medida que las ondas salen de su fuente a la velocidad de la luz.

por Albert Einstein sobre la base de su teoría de la relatividad general,

Las ondas gravitacionales transportan energía como radiación gravitacional , una forma de energía radiante similar a la radiación electromagnética.

  • Las ondas gravitacionales no pueden existir bajo la ley de gravitación universal de Newton, ya que esa ley se basa en el supuesto de que las interacciones físicas se propagan a una velocidad infinita. Ondas gravitacionales y luz detectadas por colisión de estrellas de neutrones

Ondas gravitacionales y luz detectadas por colisión de estrellas de neutrones

vía Dailyhunt

Gracias por desplazarte.

sí, piense en un estanque de aguas tranquilas cuando atraviesa una piedra. crea ondas en el estanque. Lo que está sucediendo dentro del estanque una distribución de energía extra de energía entra en el estanque y ahora para crear ondas de equilibrio distribuya toda la energía extra en todo el estanque ahora creo que sabe poco sobre la relatividad general. tejido de espacio-tiempo

ahora mira esta imagen debajo de una serpiente que se mueve sobre la tela del agua

aunque es como dos mundos y una dimensión del tiempo por la limitación de nuestra imaginación, así que ten en cuenta este hecho ahora todo lo que se mueve en el espacio-tiempo, incluso yo, y tú siempre creas disturbios en el espacio-tiempo. sabes olas! y ahora detectamos las ondas gravitacionales, pero las ondas gravitacionales son realmente difíciles de detectar, esta es la razón por la que lleva tanto tiempo detectarla, esta explicación es solo en términos simples para usos técnicos.

Las ondas gravitacionales son el resultado de objetos masivos en movimiento a través del espacio. A medida que se mueven, la distorsión en la estructura del espacio que forma los campos gravitacionales se mueve con ella. Por otro lado, los gravitones son las partículas virtuales que son responsables de la fuerza gravitacional al igual que los fotones virtuales son responsables de la fuerza electromagnética. La pregunta es de qué están hechos los Gravitones. De acuerdo con los nuevos experimentos de pensamiento que se muestran a continuación, la estructura del espacio está hecha de Hexagon Loops de energía llamados Partículas Espaciales. Cuando diferentes campos gravitacionales interactúan entre sí, las cadenas de energía que hacen que las nubes de Partículas Espaciales comiencen a moverse entre los campos que interactúan y conducen a la creación de las atracciones gravitacionales.

ver el extracto a continuación:

11) La geometría de las partículas espaciales (SP) y la creación de la fuerza gravitacional.

¿Cómo explicamos la gravedad en los niveles micro y macro?

La búsqueda de una explicación del significado de la gravedad aún está en curso. Newton lo describió como una atracción gravitacional entre dos objetos en relación directa con su masa y en relación inversa a la distancia cuadrada entre ellos. Este tirón gravitacional se mide en términos del peso de los objetos. Un astronauta en el espacio no tendrá peso mientras que su masa sea la misma que en la tierra. Einstein, por otro lado, definió la gravedad como resultado de la distorsión en la curvatura del tejido del espacio-tiempo de acuerdo con su teoría general de la relatividad. Aún más recientes teorías de la gravedad explican el fenómeno en términos de partículas y ondas. La teoría de cuerdas establece que las partículas llamadas “gravitones” (nunca se han observado) hacen que los objetos se atraigan entre sí de forma similar al papel que juegan los fotones virtuales. Otras teorías hablan de la existencia de ondas gravitacionales generadas cuando un objeto es acelerado por una fuerza externa. De hecho, son ondas en la curvatura del espacio-tiempo generado debido a ciertas interacciones gravitacionales y se propagan como ondas hacia el exterior desde su fuente a la velocidad de la luz. La Teoría de Singularidades y Partículas Espaciales especula que las ondas gravitacionales transportan energía como radiación gravitacional, una forma de energía radiante similar a la radiación electromagnética. La existencia de ondas gravitacionales se confirmó en 2016.

La teoría de la gravedad cuántica de bucles combina la mecánica cuántica y la relatividad general. Es una teoría de unidades discretas cuantificadas de espacio-tiempo porque, según la relatividad general, la gravedad es una manifestación de la geometría del espacio-tiempo. Es el principal competidor de la teoría de cuerdas. El resultado principal de la teoría es una imagen física del espacio granular. La granularidad es una consecuencia directa de la cuantización. Aquí, es el espacio en sí lo que es discreto. En otras palabras, hay una distancia mínima posible para recorrerlo. Más precisamente, el espacio puede verse como una tela extremadamente fina o una red “tejida” de bucles finitos. Estas redes de bucles se denominan redes de espín. La evolución de una red de rotación a lo largo del tiempo se denomina espuma de rotación. El tamaño previsto de esta estructura es la longitud de Planck, que es aproximadamente de 10 a 35 metros. Según la teoría, la distancia a escalas más pequeñas que la escala de Planck no tiene sentido. Por lo tanto, la Teoría de Singularidades y Partículas Espaciales predice que no solo la materia, sino el espacio en sí, tiene una estructura atómica.

Por lo tanto, es seguro decir que nuestros experimentos de pensamiento sobre la existencia de SP están en línea con muchos aspectos de la gravedad cuántica de bucles. Refiriéndonos a la literatura anterior, podemos especular que la gravedad en el nivel micro no es más que la manifestación de la flexión y torsión de las partículas espaciales a medida que interactúan con las partículas de Fermion, en particular los Quarks debido a sus cargas no enteras. Como cada Quark tiene un total de seis hilanderos hechos de cargas positivas y negativas, sus 6 combinaciones y permutaciones diferentes (dentro del núcleo de cada Quark) son responsables de la creación del confinamiento de fuerza fuerte. La creación del confinamiento proporcionó la respuesta a las 6 dimensiones teóricas predichas por la teoría de la Cadena (M). A medida que se crean estas micro dimensiones, la contracción y la distorsión en la geometría hexagonal de las partículas espaciales se manifiestan como el cambio en la curvatura de la estructura del espacio a nivel subatómico, por lo tanto, la gravedad.

Usando esta línea de pensamiento, podemos concluir que la gravedad en el nivel macro no es más que la contracción acumulada y las distorsiones en la curvatura del tejido del espacio afectado por los átomos totales que componen la masa del objeto en cuestión. Esto es lo que hace que la gravedad entre dos objetos sea proporcional a su masa y en relación inversa con la distancia cuadrada entre ellos.

Hemos visto que todos los asuntos no son más que una manifestación de la excitación total de los campos de energía que impregnan a lo largo del espacio-tiempo generado por las interacciones de las partículas de Fermion que forman los objetos con el SP relevante. Estas excitaciones del campo de energía son responsables de la creación de masa y también responsables de la curvatura del espacio-tiempo. Esta curvatura / distorsión se conoce como el campo gravitacional de masa. Entonces, las atracciones gravitacionales entre dos objetos existen cada vez que sus campos gravitacionales interactúan entre sí. Esta interacción lleva a que parte de la energía que forma los campos de excitación de las masas relevantes fluya entre ellas. Esta energía que fluye es lo que se denomina gravitones. Es responsable de las atracciones gravitacionales entre los objetos de la misma manera que los fotones virtuales son responsables de las atracciones magnéticas. En cuanto a la creación de ondas gravitacionales, el movimiento de objetos masivos a una velocidad muy alta conduce a perturbaciones medibles en la estructura del espacio, ya que algunos SP vuelven a su geometría hexagonal mientras que otros asumen el estado excitado requerido para la manifestación continua de la masa en movimiento Especulamos que la gravedad es la más débil de las 4 fuerzas debido a la ausencia de cualquier papel desempeñado por los hilanderos.

Si la gravedad está asociada con la existencia misma de átomos, es decir, la creación de la masa y el volumen observables, entonces es impensable neutralizar la gravedad. Sin gravedad, el polvo cósmico no se habría reunido para formar estrellas y planetas. Sin embargo, una pregunta sigue siendo válida. Si la gravedad es el resultado de la contracción / distorsión en la estructura del espacio, y si la atracción gravitacional es el flujo de gravitones, entonces es posible crear algún mecanismo para bloquear el movimiento de los gravitones o para neutralizar las distorsiones en la curvatura de la curva. tejido del espacio

Mnafousi@gmail.com

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