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Efecto memoria gravitacional

A medida que la onda gravitacional se propaga perpendicularmente al plano de las masas inerciales (en caída libre ), se desplaza en una cantidad proporcional a la deformación de la onda gravitacional. Una vez que la onda gravitacional ha pasado, las masas se desplazan permanentemente, debido al efecto de memoria gravitacional. [1]

Los efectos de memoria gravitacional , también conocidos como efectos de memoria de ondas gravitacionales , son cambios persistentes previstos en la posición relativa de pares de masas en el espacio debido al paso de una onda gravitacional . [2] La detección de efectos de memoria gravitacional se ha sugerido como una forma de validar la relatividad general . [3] [4]

En 2014, Andrew Strominger y Alexander Zhiboedov demostraron que la fórmula relacionada con el efecto memoria es la transformada de Fourier en el tiempo del teorema del gravitón blando de Weinberg . [5]

Efecto lineal y no lineal

Hay dos tipos de efecto de memoria gravitacional predichos: uno basado en una aproximación lineal de las ecuaciones de Einstein , propuesta por primera vez en 1974 por los científicos soviéticos Yakov Zel'dovich y AG Polnarev, [2] [6] desarrollada también por Vladimir Braginsky y LP Grishchuk, [2] y un fenómeno no lineal conocido como efecto de memoria no lineal , que fue propuesto por primera vez en la década de 1990 por Demetrios Christodoulou . [7] [8] [9]

El efecto memoria no lineal podría ser explotado para determinar la inclinación, respecto a nosotros los observadores, del plano sobre el que se movían los dos objetos que se fusionaron y generaron las ondas gravitacionales, haciendo más preciso el cálculo de su distancia, ya que la amplitud de la onda recibida (lo que se mide experimentalmente) depende de la distancia de la fuente y de la mencionada inclinación respecto a nosotros. [10]

Memoria de giro gravitacional

En 2016, Sabrina Gonzalez Pasterski , Strominger y Zhiboedov propusieron un nuevo tipo de efecto memoria, inducido por ondas gravitacionales incidentes sobre rayos de luz que se mueven a lo largo de trayectorias circulares perpendiculares a las ondas. Este es causado por el momento angular de las propias ondas y por lo tanto se denomina memoria de espín gravitacional . Como en el caso anterior, esta memoria también resulta ser una transformada de Fourier en el tiempo, pero, en este caso, del teorema del gravitón expandido al término subprincipal. [11] [12]

Detección

En teoría, el efecto debería ser detectable mediante el registro de los cambios en la distancia entre pares de objetos en caída libre en el espacio-tiempo antes y después del paso de las ondas gravitacionales. Se espera que el detector LISA propuesto detecte fácilmente el efecto de memoria. [13] En cambio, la detección con el LIGO actual se complica por dos factores. En primer lugar, la detección con LIGO apunta a un rango de frecuencia más alto que el deseable para la detección de efectos de memoria. En segundo lugar, LIGO no está en caída libre y sus partes volverán a su posición de equilibrio después del paso de las ondas gravitacionales. Sin embargo, como miles de eventos de LIGO y detectores terrestres similares se registran y analizan estadísticamente a lo largo de varios años, los datos acumulados pueden ser suficientes para confirmar la existencia del efecto de memoria gravitacional. [14]

Véase también

Referencias

  1. ^ Mitman, Keefe (16 de septiembre de 1991). "Cálculo del desplazamiento y la memoria gravitacional de espín en la relatividad numérica". Physical Review D . 102 (10): 104007–104027. arXiv : 2007.11562 . doi :10.1103/PhysRevD.102.104007. S2CID  226245938.
  2. ^ abc Gibbons, GW (4 de julio de 2017). "El efecto de la memoria gravitacional: qué es y por qué Stephen y yo no lo descubrimos" (PDF) .
  3. ^ Centro de Excelencia ARC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (4 de febrero de 2020). "Los astrónomos buscan la memoria de las ondas gravitacionales". phys.org . Consultado el 31 de julio de 2020 .
  4. ^ Zosso, Jann; Heisenberg, Lavinia; Yunes, Nicolás (2023). "Memoria de ondas gravitacionales más allá de la relatividad general". Phys. Rev. D . 108 (2): 024010. arXiv : 2303.02021 . doi :10.1103/PhysRevD.108.024010.
  5. ^ Strominger, Andrew; Zhiboedov, Alexander (2014). "Memoria gravitacional, supertraducciones BMS y teoremas blandos". arXiv : 1411.5745 [hep-th].
  6. ^ Ya. B. Zel'dovich y AG Polnarev, “Radiación de ondas gravitacionales por un cúmulo de estrellas superdensas”, Astron. Zh. 51 , 30 (1974) [Sov. Astron. 18 17(1974)].
  7. ^ Christodoulou, Demetrios (16 de septiembre de 1991). "Naturaleza no lineal de la gravitación y experimentos de ondas gravitacionales". Physical Review Letters . 67 (12): 1486–1489. Bibcode :1991PhRvL..67.1486C. doi :10.1103/PhysRevLett.67.1486. ​​ISSN  0031-9007. PMID  10044168.
  8. ^ Favata, Marc. "Memoria de ondas gravitacionales: una visión general" (PDF) .
  9. ^ Choi, Charles (12 de octubre de 2016). "Las ondas gravitacionales pueden alterar permanentemente el espacio-tiempo". www.pbs.org . WGBH/ Nova . Consultado el 9 de diciembre de 2021 .
  10. ^ Xu, Yumeng; Rosselló-Sastre, María; Tiwari, Shubhanshu; Ebersold, Michael; Hamilton, Eleanor Z.; García-Quirós, Cecilio; Estellés, Héctor; Husa, Sascha (2024). "Mejora de la estimación de parámetros de ondas gravitacionales con memoria no lineal: romper la degeneración distancia-inclinación". Revisión física D. 109 (12): 123034. arXiv : 2403.00441 . doi : 10.1103/PhysRevD.109.123034.
  11. ^ La fórmula del teorema del gravitón blando se basa en una expansión en serie de Laurent . Los cálculos de Weinberg se limitaron al primer término de orden -1.
  12. ^ Pasterski, Sabrina; Strominger, Andrew; Zhiboedov, Alexander (14 de diciembre de 2016). "Nuevas memorias gravitacionales". Journal of High Energy Physics . 2016 (12): 53. arXiv : 1502.06120 . Bibcode :2016JHEP...12..053P. doi :10.1007/JHEP12(2016)053. S2CID  256045385.
  13. ^ Inchauspé, Henri; Gasparotto, Silvia; Blas, Diego; Heisenberg, Lavinia; Zosso, Jann; Tiwari, Shubhanshu (2024). "Medición de la memoria de ondas gravitacionales con LISA". arXiv : 2406.09228 [gr-qc].
  14. ^ McCormick, Katie (8 de diciembre de 2021). «Las ondas gravitacionales deberían distorsionar permanentemente el espacio-tiempo». Quanta Magazine . Consultado el 9 de diciembre de 2021 .

Enlaces externos