¿Cómo difieren las ondas gravitacionales de Einstein de las que resultarían de simplemente modificar la teoría de Newton al limitar la gravedad a la velocidad de la luz?

Para modificar las leyes de Newton para incorporar la velocidad finita de la luz, debe tener en cuenta la relatividad especial.

Hubo más de un intento de hacer esto en los primeros días: uno de los primeros fue una teoría no métrica que simplemente introdujo un campo escalar que llevaría el campo gravitacional a velocidad finita en un espacio-tiempo plano: generalizó la ecuación de Poisson que está satisfecho por el potencial gravitacional en la gravitación universal de Newton a una ecuación de onda escalar.

Pero tales teorías simples generalmente fallan cuando se comparan con los abundantes datos disponibles del sistema solar y las mediciones terrestres en la gravitación.

No hay muchas de las teorías gravitacionales no métricas alternativas que quedan en este momento. La relatividad general y, en menor medida, otras teorías métricas, son las únicas posibilidades que la mayoría de los expertos toman en serio en este punto por muchas razones.

Lo más importante es que el fuerte comportamiento de campo de la relatividad general, que es lo que está en cuestión aquí cuando hablamos de las fusiones de objetos tan pesados ​​como los agujeros negros, si ese es el evento, nunca coincidirá con el comportamiento de un escalar simple. La teoría gravitacional no métrica que discutí en el régimen de campo fuerte. Esta teoría alternativa se llamó la teoría de Nordstrom. No predeciría estas observaciones, mientras que la relatividad general lo hace y lo hizo. Tampoco describe correctamente las órbitas de los planetas en el sistema solar.

Otras teorías métricas como Brans-Dicke, que es una teoría métrica de tensor escalar, que es más complicada que la teoría de Einstein, podrían ser aplicadas para ajustarse a los datos, pero el resultado probablemente sea que solo se imponen restricciones adicionales tales teorías

La forma en que las teorías diferirán es en el espectro de tiempo y frecuencia de la radiación observada. En este momento, estos parecen coincidir muy bien con la relatividad general, dados los supuestos que parecen ser necesarios en las masas fuente, y la distancia a la fuente, y la clara presencia de dos fases en la señal, una acumulación de frecuencia y amplitud y un posterior “ring down”.

Con razón, esto se verá como un triunfo de la relatividad general una vez que los otros detectores hayan duplicado las observaciones. Hasta ahora, solo los dos detectores LIGO avanzados han visto algo. Por lo tanto, puede ser necesario esperar un tiempo para que los otros detectores como VIRGO entren en línea con la sensibilidad necesaria, y luego esperar para ver otro de estos eventos.

La teoría de la gravedad de Newton es una fuerza de atracción entre las masas en el espacio. La teoría de la gravedad de Einstein explica esta fuerza como consecuencia de la naturaleza del espacio mismo. Las ondas gravitacionales detectadas por LIGO no son atracciones de una masa a otra, son la modulación de la cantidad de espacio que existe entre los objetos separados. (Por “cantidad de espacio”, me refiero al tiempo que tarda la luz en atravesarlo). La onda gravitacional detectada por LIGO no movió los espejos en el espacio , afectó el espacio en sí (que en cierto sentido es elástico).

Dicho de otra manera, la Relatividad General es un marco matemático que nos da la gravedad tal como la conocemos. Sin embargo, también nos da muchos otros efectos menos obvios, como el desplazamiento rojo gravitacional que hace que los relojes atómicos en los satélites GPS funcionen más lentamente que en la Tierra. El anuncio de hoy es el de otro efecto difícil de ver, ahora visto por primera vez.

El trabajo de Einstein modificó las teorías de Newton (“leyes”). Una de sus implicaciones fue que los efectos de la gravedad se propagan a la velocidad de la luz en el vacío. La noción de gravedad de Einstein dependía de su trabajo en Relatividad general, pero no provenía de “simplemente” reconocer la velocidad a la que se propaga la luz. Esto fue resultado de un trabajo adicional; Pasaron muchos años antes de que se sintiera cómodo con la predicción.

Que yo sepa, no lo hacen. Las ondas gravitacionales son una predicción de la gravedad lineal (un esquema de aproximación en la relatividad general). No sé si puede mostrar fácilmente algún fenómeno sobre las ondas gravitacionales con el uso completo de la ecuación de Einstein.