¿No deberían las ondas gravitacionales causar oscilación visual de las estrellas?

Como Viktor T. Toth ha señalado elocuentemente en su respuesta a esta pregunta, la respuesta es sí, las imágenes de estrellas visibles realmente oscilarían de un evento masivo como GW150914 que tuvo lugar en septiembre de 2015 … pero esta oscilación sería totalmente imperceptible incluso si el evento fuera cercano.

En lugar de intentar detectar ondas gravitacionales mediante la oscilación de las imágenes estelares, los esfuerzos actuales se han centrado en detectar las oscilaciones en el tiempo de los pulsos recibidos de los púlsares de milisegundos.

Los púlsares son relojes muy estables en el espacio que han sido explotados para el estudio de muchos problemas en física y astrofísica. Por ejemplo, las observaciones del sistema binario Hulse-Taylor (PSR B1913 + 16) proporcionaron la primera evidencia definitiva de la existencia de ondas gravitacionales según lo descrito por la relatividad general. Como se ve a continuación, la desintegración orbital observada de PSR B1913 + 16 (puntos rojos) coincide casi exactamente con la curva teórica debido a la energía de la onda gravitacional que se irradia fuera del sistema.

Fuente: binario Hulse – Taylor – Wikipedia

Existen dos clases principales de púlsar: púlsares “normales” (“clásicos”) y púlsares “milisegundos” (MSP). Los púlsares normales generalmente tienen períodos de 0.1 a 5 segundos, mientras que los períodos de MSP en el rango de 2 a 50 ms. Los MSP en particular tienen pulsos muy estrechos y parecen no estar sujetos a los “problemas técnicos” (debido a terremotos) y eventos de acreción que a menudo afectan el período de los púlsares clásicos.

Conjuntos seleccionados de MSP de estabilidad verificada se están estudiando como “matrices de sincronización de Pulsar” (PTA). Se prevé que las observaciones de muchos púlsares a lo largo de largos períodos de datos distribuidos en la esfera celeste permitan la medición de clases de fuentes de ondas gravitacionales completamente diferentes a las observadas por los detectores interferométricos. Mientras que los detectores interferométricos actuales son sensibles a frecuencias de kilohercios a hercios, se anticipa que los PTA permitirán la observación de frecuencias de ondas gravitacionales hasta el nivel de nanoHertz (es decir, períodos del orden de años). Las PTA serían sensibles al fondo de la onda gravitacional debido a la inflación, las cadenas cósmicas hipotéticas, los movimientos de los agujeros negros supermasivos binarios que se cree que existen en los centros de muchas galaxias, y así sucesivamente. Por ejemplo, el siguiente gráfico ilustra una simulación de la correlación esperada de los residuos de temporización para pares de púlsares debido a una señal de fondo de onda gravitacional estocástica.

Fuente: Detección de ondas gravitacionales utilizando la sincronización Pulsar. RN Manchester (2010)

Las matrices de sincronización de Pulsar en funcionamiento incluyen:

  1. Parkes Pulsar Timing Array, que ha estado recopilando datos desde marzo de 2005.
  2. El European Pulsar Timing Array emplea los cuatro radiotelescopios más grandes de Europa.
  3. El Observatorio Norteamericano de Nanohertz para Ondas Gravitacionales recolecta datos de los radiotelescopios de Arecibo y Green Bank.

Otras lecturas:

Pulsar arreglos de tiempo. RN Manchester (2014)

Matrices de sincronización de Pulsar. RS Lynch (2015)

Búsqueda de ondas gravitacionales con matrices de temporización Pulsar. JA Ellis (2014)

En principio, sí, las ondas gravitacionales causan oscilaciones visuales en las estrellas.

La pregunta es, ¿qué tan grandes son esas oscilaciones?

El evento de septiembre de 2015, GW150914, tuvo lugar a 1.3 mil millones de años luz de aquí. En cualquier medida, fue un evento gigantesco: su salida de potencia máxima fue varios órdenes de magnitud mayor que toda la luz de todas las estrellas y galaxias en todo el universo observable, combinadas . Por supuesto, sus efectos fueron pequeños a una distancia tan grande, razón por la cual se necesitaban detectores sensibles para observarlo.

Pero, ¿qué pasaría si el Sol estuviera ubicado a solo un año luz de este evento?

Bueno, en ese caso, la superficie solar habría oscilado hacia arriba y hacia abajo a medida que la onda pasara por el Sol … en aproximadamente 1 milímetro.

Eso es. El radio del Sol es de 700,000 kilómetros, más o menos … y GW150914, que se fusionó a solo 1 años luz del Sol, habría causado una ondulación con una amplitud máxima de 1 mm.

Por el contrario, si GW150914 hubiera sido una explosión visible, emitiendo luz con la misma potencia de salida a un año luz del sistema solar, habría eclipsado al Sol en un factor de casi un billón . Un día bastante malo para todos nosotros, no hace falta decirlo, ya que todos nos quemamos a la perfección.

Así de poderoso fue este evento, y así de débilmente la gravedad interactúa con todo lo demás.

¿Quieres decir lo mismo que la luz que pasa a través de intensas ondas de sonido tiene un efecto visual? Entonces la respuesta es no. Las ondas de gravedad son un momento de cuatro polos. Entonces, incluso si fueran intensos para causar un efecto comparable, no lo harían.

Sin embargo, las ondas de gravedad muy intensas pueden causar un patrón en la polarización de la luz. Este es uno de los efectos que se buscan para probar la cosmología de la inflación.

Si te refieres a la inquietud, entonces la respuesta de Viktor Toth es apropiada.

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