Pytanie:
Czy fale grawitacyjne poruszają się szybciej niż światło?
Mac164
2016-02-12 11:21:48 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W wydaniu Times of India z 12 lutego 2016 r. przeczytano artykuł

[po odkryciu fal grawitacyjnych będziemy mogli] Śledzić supernowegodzin przed ich widocznością dla jakiegokolwiek teleskopu, ponieważ fale docierają do Ziemi na długo przed pojawieniem się jakiegokolwiek światła, dając astronomom czas na skierowanie teleskopów takich jak Hubble w tym kierunku

Zobacz także stronę 13 artykuł.

Czy to oznacza, że fale grawitacyjne docierają do nas przed światłem ze źródła?Czy to może być jakiś błąd w druku, czy też źle go interpretuję?

Edycja: Czy mogą istnieć szczególne przypadki (jak wyjaśniono w niektórych odpowiedziach), w których wydaje się, że fale grawitacyjne sięgają przed falami świetlnymi ze źródła (choć nie przekraczają ograniczenia prędkości)?

około 70 ms między 2 Ligosami ... jest kompatybilny z prędkością światła
^ co by było, gdyby fale nie przechodziły bezpośrednio przez oś między Ligos?
@igael Mam nadzieję, że miałeś na myśli 7 ms :)
Przypuszczam, że gaz w przestrzeni międzygwiazdowej, a nawet międzygalaktycznej spowalnia światło (ale nie fale grawitacyjne).Ze względu na małą ilość materii w większości przypadków efekt będzie znikomy, ale skoro światło przebyło 1E9 lat, nawet różnica 1E-12 daje nam kilka godzin na ustawienie teleskopów itp.
AilifjbnipCMT: tak !!
@PeterA.Schneider - „Zakładam, że gaz w przestrzeni międzygwiazdowej, a nawet międzygalaktycznej spowalnia światło”.Być może mam błędne wrażenie, że prędkość światła w próżni jest stała.Czy mógłbyś wyjaśnić dalej, w jaki sposób spowalnia się światło?Dzięki.
@BobJarvis Wiem, że to ciężka praca, szczególnie gdy myślisz o podróżach międzygwiezdnych ;-) .... a co do twojego pytania: Ośrodek międzygwiazdowy nie jest próżnią;nawet przestrzeń międzygalaktyczna nie jest wolna od materii.(Jest to dość dobra lub międzygalaktycznie doskonała próżnia jak na ziemskie standardy, z pewnością, ale nie jest idealna.) Ponieważ czas podróży wynosił 1,3 miliarda lat, nawet bardzo małe spowolnienie spowodowane rozproszonym gazem może mieć zauważalny efekt.
@BobJarvis Trochę googlowałem, ponieważ dałbym odpowiedź, gdybym znalazł liczby, ale nie znalazłem.Najwyraźniej efekty kwantowe powodujące spowolnienie światła w gazie są inne niż w materii stałej, ale istnieją;muszą z głównych powodów, ponieważ „powietrze” ma współczynnik załamania światła! = 1 (oczywiście w zależności od ciśnienia; wikipedia oblicza spowolnienie o 90 km / h, prawdopodobnie dla ciśnienia na poziomie morza).Nie sądzę, żeby bliskość cząsteczek gazu odgrywała jakąś rolę, więc * dowolny * gaz o gęstości powinien mieć wpływ, nawet mały.
Zatem w zasadzie Fale Grawitacyjne poruszają się z prędkością Światła, Światło porusza się wolniej.
Możliwy duplikat [Jak szybko propaguje się grawitacja?] (Http://physics.stackexchange.com/questions/5456/how-fast-does-gravity-propagate)
Ponadto światło potrzebuje dużo czasu, aby przejść ze środka gwiazdy na jej powierzchnię.Światło porusza się z prędkością światła tylko w próżni.
IIRC, istnieje podobne „mnóstwo neutrin z tego kierunku - spójrzcie tam teraz”, związanych z supernową - istnieje opóźnienie między neutrinami docierającymi na Ziemię a światłem.
@PeterA.Schneider Indeks refrakcji [skale z gęstością] (https://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index#Density).Ponadto ośrodek międzygwiazdowy może mieć 10 $ ^ {23} $ razy mniejszą gęstość niż powietrze STP.
Ludzie często zapominają powiedzieć „prędkość światła w próżni”, kiedy powołują się na teoretyczne ograniczenie prędkości.Jest to przypadek, w którym różnica między idealną próżnią a przestrzenią międzygwiazdową może być znacząca.
Czy to nie oznacza tylko, że istnieją fale grawitacyjne, które są emitowane * przed * jakimkolwiek widzialnym światłem?Bez różnicy prędkości, tylko wcześniejszy start.
@ChrisWhite Dzięki za wyjaśnienie.Biorąc pod uwagę, że współczynnik załamania światła delta powietrza na poziomie morza i temperaturze wynosi tylko około 3E-4, a średnia gęstość ośrodka międzygwiazdowego wynosi być może około 1E-1 cząsteczek / jonów na cm sześcienny (z https://en.wikipedia.org/wiki/ Interstellar_medium # Interstellar_matter), tj. 1E-20 niż powietrze, nawet czas podróży 1.3E9 a * 3.1E7 s / a = 4E16 sekund doprowadzi do opóźnienia tylko o ułamki sekundy;dla ośrodka międzygalaktycznego, które faktycznie zajmuje większość przebytej przestrzeni, liczby są znowu o wiele rzędów wielkości mniejsze.To jest pustka ...
Cztery odpowiedzi:
JPattarini
2016-02-12 13:43:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To niezwykle mylące stwierdzenie, więc to nie ty.

Fale grawitacyjne rozchodzą się z prędkością światła, więc oczekuje się, że ich wykrycie przez detektory naziemne będzie korelować z nadejściem światła z odległych zdarzeń zakładając, że źródło światła jest identyczne (nie przestrzenne lub czasowo oddzielony) do źródła zaburzenia grawitacyjnego.

W przypadku supernowej jest to w rzeczywistości proces dynamiczny zamiast pstryknięcia przełącznika, a więc zmiana wielkości emisji światła może rzeczywiście opóźnić się o kilka godzin od początku zapadania się jądra gwiazdy - wykrycie fal grawitacyjnych mogłoby pozwolić nam "odkupić" to kilkugodzinne okno poprzez wykrycie fal grawitacyjnych wytwarzanych przez zapadnięcie się jądra zamiast konieczności poczekaj na wzrost jasności. Nie ma tu rozłączenia, tylko niechlujne raportowanie.

Jednak w wielu przypadkach wnioskujemy, że zdarzenia lub wpływy grawitacyjne miały miejsce lub istnieją, obserwując zmianę ruchu obiektów emitujących (lub odbijających) światło, na które bezpośrednio wpływa zdarzenie / wpływ - pomyśl o supermasywnej czarnej dziurze w centrum galaktyki, której nie możemy obserwować bezpośrednio, ale wywnioskować o jej istnieniu na podstawie ruchu gwiazd w jej pobliżu. Albo zachowanie Neptuna na orbicie, które sugerowało, że w naszym Układzie Słonecznym istnieją jeszcze inne masywne obiekty.

W zależności od charakteru zdarzenia, być może będziemy musieli wywnioskować, że na przykład nastąpiło połączenie czarnych dziur, obserwując zmiany ruchu obiektów, które możemy zobaczyć za pomocą tradycyjnych teleskopów. Wprowadza to opóźnienie w stosunku do normalnego przedziału czasowego prędkości światła, z którym jesteśmy związani, gdy patrzymy w nocne niebo:

Wpływ grawitacji musi podróżować z prędkością światła z miejsca zdarzenia do obiektu emitującego światło, który możemy obserwować, a następnie światło z tego obiektu musi podróżować do naszych teleskopów, ponownie z prędkością światła. W chwili, gdy nastąpiło zdarzenie, światło z obiektu, który obserwujemy przez nasze teleskopy, nie odczuwało jeszcze zakłócenia, więc występuje dodatkowe opóźnienie w czasie wykrywania, które należy uwzględnić - my 'tak naprawdę nie obserwujemy czarnej dziury w tym przykładzie, obserwujemy obiekt zastępczy.

Zdolność do wykrywania fal grawitacyjnych może pozwolić nam „odkupić” to dodatkowe opóźnienie do teraz „bezpośrednio” obserwującwywołujące zdarzenia ... oczywiście ograniczone prędkością światła.

Czy nie brzmi sprzecznie z intuicją stwierdzenie, że fale grawitacyjne rozchodzą się z prędkością światła?Światło jest cząstką / falą, podczas gdy grawitacja jest częścią struktury rzeczywistości, więc wydaje się, że bardziej sensowne byłoby stwierdzenie, że fale grawitacyjne są ograniczone do prędkości stałej uniwersalnej, którą po prostu skorelujemy z prędkościąlekki. Oznacza to, że jeśli na światło wpływa grawitacja podczas przemieszczania się w czasoprzestrzeni, czy grawitacja nie byłaby czynnikiem ograniczającym prędkość światła, a nie odwrotnie?Tylko amator, mam nadzieję, że nie jestem zbyt daleko.
Interesujący fakt dotyczący czasu podróży eksplozji rdzenia na zewnątrz gwiazdy ... - Przy okazji, opóźnienie czasu spowodowane przez czas podróży „sygnału” grawitacyjnego do pobliskich gwiazd wyniesie lata, a nie godziny, więc prawdopodobnie nie jest tym, czympapier miał na myśli.
@Peter Och, zgodził się, zdecydowanie nie to miał na myśli artykuł, omówiono to w pierwszej części odpowiedzi - wydawało się to jednak naturalne pytanie uzupełniające, więc pomyślałem, że spróbuję uchwycić spektrum „efektów grawitacyjnych obserwowanych przez optykęw porównaniu z różnicami czasowymi, jakie możemy wykryć bezpośrednio w najbliższej przyszłości.
@Legendary Nie mylisz się - mówimy o „prędkości światła” jako o granicy, ponieważ nie ma ona masy spoczynkowej, a nie dlatego, że w świetle jest coś wyjątkowego.Każda inna cząstka bez masy nie tylko będzie podróżować z prędkością światła, ale musi.Więc masz rację, mówiąc, że to nie tak, że grawitacja jest ograniczona prędkością "światła", ale c jest granicą prędkości transmisji informacji z dowolnego punktu $ A $ do dowolnego punktu $ B $ w naszym wszechświecie.Wszelkie informacje, w tym zmiany kształtu czasoprzestrzeni, czyli grawitacji.
Może moje pytanie jest ściśle związane z pytaniem LegendaryDude.Widziałem wyjaśnienie laika dotyczące mechanizmu wykrywania fal.Zrozumiałem, że laser, który jest podzielony na prostopadłe kierunki i podróżujący tam iz powrotem, ostatecznie zakończy się przesunięciem fazowym, ponieważ ten podróżujący w kierunku fali g będzie podróżował więcej.Co się wtedy stanie z fotonami, które zostały wyemitowane razem z falą g?Ponieważ czasoprzestrzeń jest zakrzywiona w całej ich podróży, pokonają więcej odległości niż te, które rozpoczęły się po fali, a zatem będą sięgać wolniej?
„Szybkość przyczynowości” to dobry sposób na określenie tego.
Czy celem eksperymentu nie jest fakt, że fale grawitacyjne faktycznie zniekształcają przestrzeń, zmieniając w ten sposób odległość między zwierciadłami, podczas gdy światło będzie musiało przejść teraz większą / krótszą odległość, docierając w ten sposób w innym czasie?Poza tym sama przestrzeń się rozszerza, co oznacza, że światło potrzebuje więcej czasu, aby pokonać stale rosnącą odległość.
„Prędkość światła” to fraza, którą należy zlikwidować i zastąpić „Podstawową stałą czasoprzestrzenną” lub „Uniwersalną stałą szybkością” lub czymś podobnym.Nie ma nic specjalnego do czynienia ze światłem, ale ze wszystkimi rzeczami bez masy i prawie bez masy.
J Riverside
2016-02-12 18:44:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Peter A. Schneider podał już poprawną odpowiedź w komentarzach.

Czy fale grawitacyjne poruszają się szybciej niż światło? Nie, fale grawitacyjne również przemieszczają się z prędkością światła w próżni .

Jednak ośrodek międzygwiazdowy nie jest całkowicie pusty, lecz wypełniony plazmami, które spowalniają fale elektromagnetyczne (światło, radio) o czynnik n , czyli współczynnik załamania światła. Spowolnienie następuje, ponieważ fotony są absorbowane i ponownie emitowane, co zajmuje trochę czasu. O ile wiem, fale grawitacyjne nie są pochłaniane przez & i dlatego podróżują z prędkością światła w próżni c w przeciwieństwie do fal EM, które poruszają się z prędkością c / n .

U dołu tego linku znajduje się przykład, w jaki sposób można obliczyć współczynnik załamania światła w przestrzeni dla fal radiowych: link (Edytuj: Należy pamiętać, że łącze używa inna definicja współczynnika załamania światła, $ \ mu $ = 1 / n).

Czy to oznacza, że ​​fale grawitacyjne docierają do nas przed światłem ze źródła? Tak.

@J Riverside, chociaż technicznie poprawna, odpowiedź ta nie odnosi się bezpośrednio do artykułu, o który pyta OP, ani do kilkugodzinnej różnicy czasu wykrywania, która jest charakterystyczna dla supernowych i wynika z zupełnie innego mechanizmu.
@ James Patterini To interesujące, czy masz źródło lub link do informacji o opóźnieniu godzinowym specyficznym dla supernowych?
@JamesPattarini Widziałem twój ważny punkt dotyczący mechaniki supernowej.Nadal jednak interesuje mnie mój oryginalny pomysł - jakieś pomysły na temat prędkości światła w ośrodku międzygwiazdowym i / lub międzygalaktycznym?Moje googlowanie znalazło głównie SF ;-).JRiver: Kolejność wydarzeń w supernowej por.http://www.universetoday.com/119733/how-quickly-does-a-supernova-happen/
„Zaabsorbowane i ponownie wyemitowane” nie jest dokładnym opisem światła w przezroczystym medium.
Zobacz http://physics.stackexchange.com/q/90708/ - fale grawitacyjne pojawiają się przed światłem z tego samego powodu, dla którego neutrina pojawiają się przed światłem.Wszystkie poruszają się zasadniczo z tą samą prędkością.Jednak fale grawitacyjne i neutrina są generowane podczas rzeczywistego kolapsu, podczas gdy całe światło jest generowane kilka godzin później, gdy pozostałość materii rozszerza się i promieniuje energią.
kpv
2016-02-13 13:28:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

GW powiadomi o tym z wyprzedzeniem z powodów wymienionych w innych odpowiedziach.Jednak rzeczywiste korzyści zostaną osiągnięte tylko wtedy, gdy kierunek GW jest wystarczająco ostry.W przeciwnym razie przestrzeń jest tak rozległa, że szerszy kierunek nie będzie zbyt pomocny w obserwacji świetlistych wydarzeń, nawet jeśli otrzymamy godziny uwagi.

Czy byłoby to lepsze niż utrzymywanie teleskopu skierowanego w jednym kierunku przez długi czas i czekanie, aż takie zdarzenia wydarzą się w jego polu widzenia, tak jak robią to dzisiaj?Zależy od dokładności wykrywania kierunku GW.

Potem nastąpi inne zjawisko, które zmętnia wodę - soczewkowanie grawitacyjne.

ZiC
2016-02-12 11:52:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To nie pomyłka. Fale grawitacyjne poruszają się z prędkością światła.

Naukowcy nie mogą bezpośrednio obserwować czarnych dziur za pomocą teleskopów, które wykrywają promienie rentgenowskie, światło lub inne formy promieniowania elektromagnetycznego. Możemy jednak wywnioskować obecność czarnych dziur i zbadać je, wykrywając ich wpływ na inną materię w pobliżu.

czarne dziury autorstwa science.nasa.gov

Aby bezpośrednio obserwować łączenie się czarnych dziur za pomocą teleskopów, należałoby obserwować zmiany w pobliskiej materii, która emituje światło. Ponieważ zmiana pola grawitacyjnego wymaga czasu, aby oddziaływać na otaczające obiekty, zmiany te będą miały opóźnienie czasowe od momentu scalenia.

To samo można powiedzieć o supernowej. Główna aktywność jądra supernowej może generować fale grawitacyjne wykrywalne na Ziemi. Potrzeba czasu, zanim te nowo wygenerowane fale wywołają ruchy otaczających obiektów, które emitują światło. Nie wspominając, że ruchy otaczających obiektów muszą być wystarczająco duże, aby były zauważalne na ziemi. Innymi słowy, istnieje opóźnienie między generowaniem fal grawitacyjnych a ruchami otaczających jasnych obiektów.

Czy zrozumiałeś kontekst, w którym zadano pytanie?
w ciągu jednej sekundy, z uwzględnieniem przesunięcia ku czerwieni, BH połączyły się i wyemitowano GW.Zobacz oficjalną komunikację i symulację, którą zbudowali na podstawie zarejestrowanego sygnału
@Mac164: wydaje się, że tak.OP wyjaśnia, że GW zaczyna się kilka godzin wcześniej


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...