Zwaartekrachtgolven waargenomen? Ja!

[zimmie]

Michel, bedankt voor je uitleg!


Ontzettend interessant, ik denk persoonlijk omdat de zwaartekrachtgolven nu bewezen zijn, we in een rap tempo meer te weten komen over het universum.


Spannend allemaal.

[Gast]

Wat is het effect van gravitatiegolven op materie (op subatomair niveau) eigenlijk?
​Daar moet toch een effect plaatsvinden? Ja, moet wel. (Komen elementaire deeltjes eventjes iets verder uit elkaar staan en even iets dichter op elkaar? Of zo iets?)  
 
En toch wordt verondersteld dat materie geen effect op zwaartekrachtgolven heeft, waardoor we nu kunnen gaan 'luisteren' naar de inflatie van het heelal, toch?
Dus geen interactie, maar wel een reactie? ... hoe zit dit?

[Gast]

1. Ik vroeg: waarom worden de gravitatiegolven transversaal verondersteld?
 

Omdat als je een antenne zou richten op waar de straling vandaan komt, de antenne niet begint te trillen in de richting van de straling, maar enkel in de richtingen er loodrecht op.
 
2. Ik vroeg: .... = omdat andere gravitatiegolven deze opheffen? 
 
Nee, omdat ze stiller en stiller worden als je verder en verder gaat. Net zoals bij geluid. En op een gegeven moment zijn ze te stil om nog te horen.

 
Dank je voor de antwoorden, ik had er overheen gelezen.
Maar ik heb 2 vervolgvragen.
 
1. Maar gravitatiegolven worden dan toch verkeerd afgebeeld? (En met een antenne zijn geen gravitatiegolven gemeten ...)
Ik dacht dat transversale golven, golven zijn die loodrecht op de richting van de 'energieriching' staan en de 'enegierichting' lijkt mij de richting waarop gravitatiegolven worden afgebeeld. En longitudinale golven parallel aan de 'energierichting'.
Wat zie ik verkeerd?
 
(Met 'energierichting' bedoel ik de richting waar de energie zich naar verplaatst, zoals bij het aanslaan van een gitaar: de energie verloopt van de aanslaande vinger naar het einde van de snaar.)
 
2. Waardoor worden gravitatiegolven dan gedempt?
 
kHeb altijd maar moeite met multicitaten (beetje luiheid moet ik eerlijk toegeven), maar maakt toch niet veel uit?
 
Tia!

[Jan van de Velde]

 
2. Waardoor worden gravitatiegolven dan gedempt?
 

Ik weet niet of ze als zodanig gedempt worden, maar zo'n verstoring verspreidt zich net als een geluids-of lichtgolf bolvormig door de ruimte. De verstoring wordt dus uitgesmeerd over een groter en groter wordend golffront naarmate de afstand tot de bron toeneemt. De amplitude van de verstoring neemt dus kwadratisch af met de afstand: omgekeerde kwadratenwet

 
1. Maar gravitatiegolven worden dan toch verkeerd afgebeeld? 

 
Nou, niet per se. Kwestie van kiezen hoe je ze wilt afbeelden 
 
zoals hieronder een geluidsgolf: gebieden van samengeperste lucht, of als een vlakke afbeelding waarin je de druk uitzet tegen de plaats:
 

lwav2 1631 keer bekeken

 

[Gast]

(Nooit geweten dat lichtgolven ook zwakker werden.)
 
Simpel eigenlijk als je het eenmaal weet, zoals met alles.
 
Ok duidelijk, hartelijk dank!
 
 
(Nu mijn vraag hiervoor nog ... effect van gravitatiegolven op materie.)

[Olof Bosma]

De amplitude van de verstoring neemt dus kwadratisch af met de afstand: omgekeerde kwadratenwet
 

 
Kleine correctie: de amplitude neemt lineair met de afstand af; de energie inderdaad kwadratisch.
 

(Nu mijn vraag hiervoor nog ... effect van gravitatiegolven op materie.)

 
Aangezien de detectoren de golven kunnen detecteren, zou ik concluderen dat de materie van afmeting verandert. Anders kan er geen verschil optreden tussen de detector die haaks op de voortplanting staat en de detector in de lengterichting.

[Gast]

Aangezien de detectoren de golven kunnen detecteren, zou ik concluderen dat de materie van afmeting verandert. Anders kan er geen verschil optreden tussen de detector die haaks op de voortplanting staat en de detector in de lengterichting.

 
Hoe bedoel je dat precies? Dat materie van afmeting veranderd?

[Olof Bosma]

 
Hoe bedoel je dat precies? Dat materie van afmeting veranderd?

 
Ik ga er vanuit dat de lichtsnelheid contant blijft. Er wordt vervolgens een looptijdverschil gemeten in een buis bij het langskomen van de gravitatiegolf; dan moet de lengte daarvan, dus de materie, veranderd zijn.

[vlaaing peerd]

Ik las dat de 2 zwarte gaten een totale gezamelijke massa hadden van 65x de zon. Na de samenvoeging bleef er 62 over en gingen er 3 zonnemassa's aan energie in het creeren van de zwaartekrachtsgolven.
 
Dit komt een beetje vreemd op mij over, je verliest dus energie wat nu in ruimtetijd zit, maar ruimtetijd is de achtergrond waarin alles plaatsvind en het is niet een object in ons heelal. Zijn we dan niet die energie voor altijd kwijt geraakt? En als het creeren van zwaartekrachtsgolven altijd en overal plaatsvind, raken we dan niet uiteindelijk heel veel energie en dus massa binnen ons heelal kwijt aan ruimtetijd?

[Marko]

De ontdekking van gravitatiegolven blijkt ook een hoop nieuwe vragen op te roepen. Een van die vragen draait om de berekende massa van de zwarte gaten (29 en 36 zonmassa's). Dit is veel zwaarder de de zwarte gaten die in ons melkwegstelsel zijn gedetecteerd, en het is ook onbekend hoe dergelijke zware zwarte gaten gevormd zouden kunnen worden. Zelfs zeer zware sterren verliezen in de loop van hun bestaan zo veel massa dat er uiteindelijk niet meer dan ongeveer 10 zonmassa's overblijft na de vorming van het zwarte gat. Dit komt omdat de zware elementen tegen het einde van de bestaanscyclus allemaal worden uitgestoten.
 
Er zijn een aantal verklaringen gesuggereerd.De zwarte gaten zouden wellicht zeer lang geleden gevormd kunnen zijn, in een periode dat minder zware elementen voorkwamen in het heelal, maar dan is het vreemd dat ze zo lang hebben kunnen rondzwerven zonder elkaar tegen te komen. Een alternatieve verklaring is dat de zwarte gaten gevormd zijn uit sterren in een relatief klein sterrenstelsel, dat minder zware elementen bevat. 
 
Men hoopt met toekomstige detecties hierover meer licht te kunnen laten schijnen
 
http://science.sciencemag.org/content/351/6275/796.full
 
 
Disclaimer: ik ben een geïnteresseerde leek, en heb me zo goed en zo kwaad als het gaat gebaseerd op het genoemde artikel in Science, waar dit een vertaald uittreksel uit is. In de vertaling en de interpretatie kunnen fouten zijn gemaakt.

[Michel Uphoff]

Zijn we dan niet die energie voor altijd kwijt geraakt?

 
Dat is een goede vraag, en het is onderwerp van een langdurige controverse geweest. De consensus is dat deze golven energie bevatten. Met name het Sticky Bead argument van Richard Feynman droeg aan deze opvatting bij. Dan zijn we de energie kennelijk niet kwijt.
 
Maar nog steeds zijn er discussies over, het begrip energie(behoud) is binnen de ART een heel lastig concept. Je kan je ook afvragen of zwaartekrachtsgolven indien ze energie bezitten, dan ook een massa hebben en dientengevolge een (iets) lagere snelheid dan die van het licht in vacuüm hebben c.q. of de hypothetische gravitonen een massa bezitten.
 
De huidige consensus is dat gravitonen geen massa kunnen hebben en zich dus aan de lichtsnelheid propageren, en als supersymmetrie én het graviton bestaan er dan ook een supersymmetrische tegenhanger van het graviton, een zeer zwaar gravitino (een theoretische kandidaat voor donkere materie) zou moeten bestaan. Dan hebben we het hier over een theoretische tegenhanger van een theoretisch deeltje.
 
Er staan nog heel veel vragen op dit gebied open, en naar ik van het Nikhef begrepen heb is het bovengenoemde ook nu nog steeds onderwerp van serieus onderzoek.

[Marko]

Je kan je ook afvragen of zwaartekrachtsgolven indien ze energie bezitten, dan ook een massa hebben en dientengevolge een (iets) lagere snelheid dan die van het licht in vacuüm hebben c.q. of de hypothetische gravitonen een massa bezitten.

Dit begrijp ik niet, concreet de woorden "dan ook". Elektromagnetische golven kunnen prima energie dragen zonder massa te bezitten, waarom zou dat voor gravitatiegolven anders zijn?

[Michel Uphoff]

@marko

Ik had het woordje 'dan' weg moeten laten. Zo lijkt het een logische consequentie van het voorgaande, wat niet bedoeld werd. Ik haal het even door voor de duidelijkheid.

[Olof Bosma]

Dit begrijp ik niet, concreet de woorden "dan ook". Elektromagnetische golven kunnen prima energie dragen zonder massa te bezitten, ...

 
Dit begrijp ik weer niet. Fotonen kunnen worden beschreven als elektromagnetische golven en die fotonen hebben een massa (omgekeerd evenredig met hun golflengte). Dus hebben elektromagnetische golven wel massa. Zo lees ik ook de analogie die Michel legt met zwaartekrachtgolven.

[Michel Uphoff]

Marko doelt op rustmassa, en ik bedoelde dat ook.