Okozhat gravitációs hullám szupernóva-robbanást?

@Mojjo

Amennyiben a metrika változása egy irányban jelentős, és arra merőlegesen kevésbé, akkor ebben a merőleges irányban egymás mellé helyezett két vonalzó együtt nyúlik, egymáshoz képest azonos módon, így ilyen értelemben nem veszik észre egymáson a változást.

De ettől még a vonalzó, mint fizikai tárgy, amelyet atomok és molekulák alkotnak, deformálódik, amely befolyásolja a szerkezetét.

Mondhatnám úgy is, hogy attól, mert a kezedben tartasz egy a kezeddel együtt nyúló vonalzót, egy erős gravitációs hullám még ugyanúgy deformál téged is és a vonalzót is, és az nem feltétlenül kellemes. :)

@11: És annak, hogy ez nem kellemes, az az oka, hogy bár én, meg a vonalzóim nem érzékelnek semmi változást, a testet összetartó erők viszont igen, jól gondolom?

Most lehet kissé fárasztó kérdés következik, előre is elnézést érte. Szóval az engem kissé nagyobb léptékben összetartó erők leginkább az elektromágneses kölcsönhatásból származnak. És az oké, hogy a fotonok mindig fénysebességgel haladnak, így a vonalzóval ellentétben ők érzékelik a változást. Így ha ők közvetítenél az elektromágneses erőket, érteném a dolgot. De az összetartó erőket virtuális fotonok közvetítik, amik meg bármilyen sebességgel haladhatnak. Így viszont nem világos, hogy a testemet egybetartó erők miért érzékelik a változást.

Nem tudom, világos-e, hol akadtam el.

@Mojjo

De érzékelsz változást: megnyúlik és szétszakad a tested.

A tested természetesen egy elektromágnesesen kötött rendszer, ezért vagy egy darabban. De ha az alkarodra nagyobb erő hat, mint a felkarodra, az fáj, nem? Sőt, extrém esetben roncsolódik is.

A példabeli extrém esetben nyilván nem vagy egy inerciarendszer, hanem a tested különböző pontjai más és más inerciarendszerekhez tartoznak, amelyek mozognak egymáshoz képest. A testedben lezajló folyamatok dinamikája is megváltozik, mert ami korábban egyidejű volt vagy adott időkésleltetéssel ment végbe (pl. egy ingerület haladása az idegrostjaidon), az most nem így történik, hanem az erősebb gravitációt érző helyekről később érkeznek be a jelzések (hiszen a gyengébb gravitációjú helyekről nézve ott lassabban telik az idő).

Nyilván elég nehéz elképzelni összességében, hogy mi is történik, de ha csak két, egymáshoz közeli golyót képzelsz el (mondjuk két kötésben lévő atomot), akkor ha a távolság túl nagy lesz köztük, a kötés felbomlik, ergo "szakad" az anyag.

Elméleti fizikai szavakkal élve, minél erősebb a gravitáció változása, annál kisebb térbeli és időbeli kiterjedéssel tudsz egy adott esemény körül fölvett téridő részt inerciarendszernek tekinteni, azaz annál határozottabb az inerciarendszerek lokalitása. A Föld körül keringő űrhajó jó közelítéssel egészében véve egy inerciarendszer, de erősen változó gravitációs térben már sem térben, sem időben nem lesz az. Ezért az anyag ilyen téridőben deformálódhat, roncsolódhat.

Lényegében hasonló gondolatkísérlet, ami John Stuart Belltől származik, hogy ha egy külső megfigyelő számára a két végén egy időben gyorsítod az ezen a két végén rögzített merev rudat, akkor bár számodra az végig ugyanolyan hosszú marad, de hátsó végén ülő megfigyelő számára a rúd elkezd nyúlni, mert az ő szemszögéből a rúd elejének gyorsítása előbb kezdődik meg, mint a hátsó, és mivel a rúd rögzítve van mindkét végén, ezért benne mechanikai feszültségek jelennek meg, amelyek előbb-utóbb a rúd roncsolásához is vezethetnek (ha elég erős a rögzítés).

Ez a gondolatkísérlet is jól mutatja, hogy a szilárd test koncepciója a relativitáselmélettel kevéssé összeegyeztethető, mivel olyan esetben, amikor a test különböző pontjai más és más inerciarendszerekhez tartoznak, már nem beszélhetünk szilárd testről, hiszen a szilárd testekre jellemző kényszerfeltételek (azaz, hogy a pontjainak egymástól való távolsága állandó) már nem teljesülnek.

Annyit azért hozzá tennék, hogy az a gravitációs hullám, amit egy komolyabb szupernova robbanása kelt, akkora erejű, hogy itt a földön minimum10 km-es méretű szondarendszer kell az észleléséhez. Már pár tucatot észleltek. Kéne egy 50 km-es L alakú rendszer hozzá, csak kevés olyan hely van, ami elég csendes ehhez. A Mátra például több okból jó lenne, de a kormány nem járult hozzá az építéséhez (mindent a nemzetközi szervezet finanszírozott volna).

Szóval egy csillagot szupernovává változtatni gravitációs hullámmal elég nehezen képzelhető el a hatás mérete és a szükséges erőkifejtés nagyságrendi különbőzőségei okán.

@Mojjo

Igen, én voltam a fényterjedés kérdésében is a válaszadó. :)

"Gondolom a hullám keletkezéséhez közeledve a hatás is köbösen nő."

Amíg távol vagyunk a forrástól, addig igen, mert ugye az árapály erők a távolság köbével fordítottan arányosan nőnek. A forrás közelében azonban a hullámok már nem kezelhetők az Einstein-egyenletek lineáris közelítésével, és a gravitáció önmagára visszaható, nagyon nemlineáris jellege elkezd dominálni.

"Nem valószínű, hogy ott az "esemény" pár fényéves körzetében a hullám elég erős, hogy instabil csillagot triggereljen?"

Még egyszer: egy erős gravitációs hullám inkább széttépi a csillagot, nem pedig szimmetrikusan összeroppantja. Szerintem még senki nem gondolkodott el ezen a kérdésen igazán komolyan, de a fizikában általában is igaz, hogy egy véletlen külső hatás kevéssé képes egy olyan folyamatot triggerelni, amihez a tér kiterjedt részében előírt határfeltételeknek kell teljesülniük. Ez itt a csillag centruma felé ható húzóerő, ami szupernóvák esetében a csillag saját gravitációja folytán alakul ki, ezt kéne egy kívülről érkező gravitációs hullámnak helyettesítenie. De egy ilyen inkább csak egy irányban összenyomja, másikban széthúzza a csillagot, azaz a csillag nem összeroppan, hanem szétszakad.