¿Estás preparado para descender conmigo a la madriguera del conejo de Relatividad general y ondas de gravedad? Ven entonces y haz un recorrido teórico de la física sin más misterio de la dicha estética. Nuff afirmó, ¡manos a la obra!
Una onda de gravedad según la teoría general de la relatividad de Einstein produce, simplificado, un cambio temporal de curvatura del espacio-tiempo plano en espacio-tiempo curvo. Un haz de luz es una expresión coloquial para un haz de luz continuo macroscópico (supongamos láser) de, digamos, 4 pulgadas de ancho y de forma cilíndrica, atravesando una línea recta a través del vacío a la velocidad máxima de la luz siempre que el espacio-tiempo sea plano.
Ahora la onda de gravedad golpea desde un lado. La onda de gravedad doblará el espacio-tiempo y, por lo tanto, potencialmente cambiará la trayectoria de la luz en cada punto donde impacta el haz de luz de una vez. Por necesidad astronómica, la onda de gravedad incidirá en un enorme tramo de haz de luz a la vez.
De hecho, cuando se ve en la escala de distancia del ancho del haz, la onda de gravedad ciertamente puede tomarse como una onda plana sin ninguna estructura esférica o más complicada.
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Supongamos que el eje cilíndrico del haz de luz es el eje X de nuestro sistema de coordenadas, la luz se mueve en la dirección positiva del eje X. La onda de gravedad incide en la dirección del eje Y positivo, como una onda plana que debido a la simetría solo puede estirar y comprimir el espacio, ya que una onda longitudinal a través del aire cambia la presión en ese patrón, lo que significa que solo hay compresión y estiramiento del espacio. tiempo en la dirección del eje Y en función del tiempo.
Ignorando los efectos de la capa límite, podemos modelar esta onda en primer orden para tener una frecuencia y longitud de onda fijas, porque las ondas de gravedad necesariamente viajan a la velocidad de la luz también. Esta longitud de onda, de necesidad astronómica, será enorme en comparación con la dimensión del ancho del haz de luz.
Esto significa que a medida que la onda de gravedad ha comenzado a atravesar el haz de luz, el haz de luz se expone continuamente a un gradiente lineal en el estiramiento o compresión del espacio-tiempo en la dirección del eje y, mientras atraviesa en paralelo a lo largo de un plano de curvatura constante que crea la onda de gravedad en la dirección X y Z, y mientras la cantidad de estiramiento o compresión del espacio-tiempo cambia linealmente en la dirección del eje Y, dependiendo de la dirección del gradiente en la fase de la onda de gravedad longitudinal como (de necesidad astronómica) fluye lentamente a través del camino del haz.
Entonces, en general, podemos comparar la situación con un haz de luz que brilla en una dirección perpendicular a un gradiente de compresión o estiramiento del espacio-tiempo. Esto es muy similar a un haz de luz que atraviesa un recipiente de vidrio transparente que contiene agua que tiene un gradiente de aumento de azúcar disuelta en él con el haz de luz que viaja a lo largo de planos de concentración constante de azúcar, pero al mismo tiempo expuesto a un gradiente lineal de índice de refracción perpendicular a la dirección del haz de luz.
Lo que típicamente vemos en este experimento de haz de luz a través del agua de azúcar es que el haz de luz se difracta en un grado creciente en la dirección de aumentar la concentración de azúcar y, por lo tanto, aumentar el índice de refracción.
Afirmo que lo mismo le sucede a cada sección de nuestro haz de luz interestelar al mismo tiempo en la misma medida que si las secciones cilíndricas del haz de luz fueran como autos que casi se cruzan uno detrás del otro en el tráfico.
Cada “automóvil” o más bien una sección del haz de luz comenzaría a desviarse lentamente en la dirección de aumentar la compresión espacial. Pero esto les sucede a todos los autos en el atasco de tráfico al mismo tiempo, como si todos los autos estuvieran girando al mismo tiempo como si comenzaran a girar muy levemente hacia un estacionamiento diagonalmente paralelo al costado de la autopista, pero sin disminuir la velocidad.
Por lo tanto, a partir de un haz de luz se crea un frente de onda que atraviesa cada vez más diagonalmente, un velo de luz, una onda de falange giratoria como me gustaría llamarlo. A medida que se permite que la onda de gravedad oscile, la falange de luz girará su desviación hacia el otro lado del eje X, hacia la dirección negativa de Y, inexorablemente en un plano z atenuado todavía bastante bien definido, tomando cada vez más latitud y, aunque todavía se mueve principalmente en la dirección del eje X, siempre que todo cambio direccional en la dirección del eje y permanezca pequeño para mantener una buena aproximación de primer orden.
Básicamente, se forma un velo de luz en el plano xy que oscila perpendicularmente dentro y fuera del plano del plano de gravedad plano que incide sobre él. Fascinante no es así?