Post on 27-Jul-2020
ONDAS GRAVITACIONALES
Juan David García Fuentes
Universidad de Murcia
3º de Física
Introducción
• Son perturbaciones en el Espacio-Tiempo.
• Surgen como consecuencia de la RG.
• Se propagan a velocidad c.
• Son muy débiles.
• No se han detectado de forma directa.
• Son ondas transversales, y por tanto pueden presentar polarización.
• Son producidas por pulsaciones pequeñas de objetos compactos, radiación por objetos en órbita alrededor de un agujero negro …
APARICIÓN DE LAS GWs
• Su existencia se empieza a plantear en 1916, con la RG.
• Radiación EM, ¿la masa también radia?
• Surgen al linealizar la ecuación de campo de Einstein:
• E, tensor de curvatura
• T, tensor de tensión-
energía
APARICIÓN DE LAS GWs
• Para un espacio casi
plano (como el nuestro
lejos de las grandes
masas) los coeficientes
de la métrica se podrán
expresar de la forma:
• Al linealizar la ecuación
con estos coeficientes se
llega a una expresión:
•
• (f=h)
APARICIÓN DE LAS GWs
• Propagación en dirección z:
• Elemento de línea para z crecientes:
• Su suma da ondas “igual de buenas”
CARACTERÍSTICAS
• Velocidad c.
• Muy débiles Difícil detección
• Transversales Polarizables
• Interactúan con las masas:
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS• Energía que transportan. No hay una expresión general
para todos los casos. Se describe con el pseudotensor
de Einstein.
• Caso Tierra-Sol (v<<c).
• Radia alrededor de 200 w.
• EM radiada por el Sol 4e+28w.
• Energía de la Tierra 1.1e+36 J.
• La pérdida de energía por radiación de GWs provoca un
acercamiento de 1e-15m diarios (comparado con 1 U.A.)
PROBLEMAS PARA LA
DETECCIÓN• La fuerza gravitacional es la más débil de las fuerzas
fundamentales.
• Manifestaciones lejanas son difíciles de detectar
• Muy débil en comparación a la radiación
electromagnética que recibimos.
• Necesitaríamos tener la fuente muy cercana o
extremadamente energética.
DETECCIÓN INDIRECTA
• Se observaron en el
púlsar PSR1913+16.
• Descubierto por Russell y
Taylor en 1974.
• En cada rotación emite
un pulso, que se utiliza
como reloj para
comprobar efectos
relativistas.
DETECCIÓN INDIRECTA
• Utilizaron el
radiotelescopio de
Arecibo (Puerto Rico).
• Observaron que el
periodo orbital iba
disminuyendo, contrario
a que la órbita se
mantuviera.
DETECCIÓN INDIRECTA
• Esta energía que pierde
es la que cuadra con las
ondas gravitatorias.
• Les valió el premio nobel
en 1993.
DETECCIÓN DIRECTA
• En 1957 Weber
construye un “detector”.
Cilindro de aluminio de
2m de largo, 1.5 m de
diámetro.
• Creyó haberlas
encontrado…
DETECCIÓN DIRECTA
• En 1962 dos rusos, Mikhail Gertsenshtein y V.I.
Pustovoit idearon un nuevo método: detectores
interferométricos.
• Actualmente se basan en interferómetros láser tipo
Michelson.
DETECCIÓN DIRECTA
• Proyectos actuales:
• LIGO (Laser
Interferometer
Gravitational wave
Observatory)
• Formado por dos
interferómetros, uno en
Hanford (Washington) y
otro en Livingston
(Louisiana). Operado por
Caltech y MIT.
DETECCIÓN DIRECTA
• VIRGO
• Es un interferómetro tipo Michelson, consta de dos
brazos (perpendiculares) de 3 km. Está situado en
Cascina, cerca de Pisa.
• GEO600
• Es un laboratorio alemán-británico situado en Sarstedt,
Alemania. Consta de dos brazos de 600 m. Presión
interior de los brazos menor que 10e-11 bar.
DETECCIÓN DIRECTA• LISA (Laser Interferometer Space Antenna )
• Desarrollado por la NASA. Se pretende mandar un
interferómetro láser al espacio (2020?) formado por tres
plataformas que orbitarán a 1 UA de distancia del Sol,
formando un triángulo equilátero de 5e+9 m de lado.
• Menos vibraciones. Las masas test serán cubos de 4.6
cm de lado de platino-oro, de 2 kg.
CONCLUSIONES
• La detección directa de ondas gravitacionales traería
como consecuencia una nueva era en astrofísica y
cosmología.
• Tendríamos una nueva forma de obtener información
sobre el cosmos.