Gravitation

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ein Problem das mich schon ewig "plagt":

Wie geht man in der Astronomie eigentlich mit der "Laufzeit" von Gravitationserscheinungen um ?

Die Newtonsche Theorie ist ja eine instantane Theorie (womit ja schon Newton selbst einige Probleme hatte), aber müsste man nicht eigentlich - ähnlich wie in der Elektrodynamik total selbstverständlich- mit retardierten Potentialen basierend auf irgendeiner "Gravitationsgeschwindigkeit" rechnen ?

Das Licht von der Sonne zur Erde braucht ja immerhin einige Minuten.
Darf man die Laufzeit der Gravitation bei astronomischen Störungsberechnungen (die ja angeblich sehr genau sein sollen...) vernachlässigen ? Oder ""kürzt"" sich dies irgendwie raus ?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Hallo schnudl,

Gravitationswellen, die stark genug sein könnten, um sie experimentell nachweisen zu können, werden von Supernovae, schwarzen Löchern oder umeinander kreisenden Neutronensternen erwartet.
Ein solcher experimenteller Nachweis ist aber, soweit ich weiss, noch nicht gelungen.

Von dieser experimentellen Seite aus betrachtet sind die Effekte auch von großen Gravitationsereignissen also so klein, dass sie bisher experimentell noch nicht nachweisbar waren, und damit auch noch keine Laufzeitmessungen möglich waren.

Umso spannender wäre es natürlich, von jemandem zu hören, der von einem Fall weiß, wo die Effekte und deren Laufzeit in einem Maße relevant sind, dass wir eine Chance haben, etwas davon zu beobachten.

Viele Grüße, dermarkus

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Hallo Ihr beiden!

Also, vorneweg: Ich habe von ART leider auch (noch) gar keine Ahnung. Aber so weit ich weiß ist das da schon dann alles so weit beschrieben, dass eben auch die Gravitation nicht sofort an jedem Ort sich ändert, sobald sich eine große Masse bewegt. Nur ist es wahrscheinlich nicht so sehr Ausschlag gebend, alleine schon aufgrund der Tatsache, dass es (wahrscheinlich...) keine negativen Massen gibt. Dadurch kann man dann ja auch keine Dipole machen und deshalb sind wahrscheinlich auch Gravitationswellen nicht so deutlich/häufig und deshalb schwer zu messen. Aber das ist, wie gesagt, nur so eine Überlegung von mir, ohne irgendeine Basis zu haben.
Um das nochmal etwas anders zu sagen: Bei der E-Dyn. kann man sich ja z. B. zwei Punktladungen vorstellen, die sich recht schnell um den eigenen Schwerpunkt drehen und dabei dann halt Strahlung mit recht kleiner Wellenlänge abgeben. Die "Strahlen" sind dabei dann ja auch recht gut definiert. Bei Gravitationswellen wird die Welle ja letztendlich nur durch postitive Ladung erzeugt, die auch noch fest mit der Trägheit zusammen hängt. Deshalb würde ich schon rein anschaulich erwarten, dass wenn ich z. B. eine große Masse auf mich zu bewegt, eben nur recht langsam und kontinuierlich die Gravitationskraft von dieser stärker wird, so dass es nachher keinen alzu großen Effekt mehr macht, ob ich jetzt das Feld der aktuelle Entfernung sehe oder das von einer Entfernung, die einige Zeit vorher richtig war.
Was ich mich dann nur frage: Information kann ja offensichtlich nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit übermittelt werden. Also müßten die Gravitationswellen sich auch so schnell oder langsamer ausbreiten. Wo liegt aber der Zusammenhang zwischen einer Größe, die ja ganz klar erstmal aus der E-Dyn. kommt

und der Gravitation? Naja, da man ja schon die Lorentz-Transformation in der SRT mit der Lichtgeschwindigkeit macht wird wohl auch in der ART diese eine wichtige Rolle spielen... Ich muß das also mal irgendwann noch richtig lernen. Ich hab' sogar ein Buch hier, das über SRT und ART ist. Bisher habe ich da nur die ersten paar Seiten geschafft, bei denen es aber noch um SRT ging...
Also wirklich hilfreich konnte ich jetzt auch nicht sein. Ich denke aber, wenn Du das wirklich wissen willst, wirst Du wohl nicht drumrum kommen erstmal einiges über die ART zu lernen...

Gruß
Marco

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Bei Ladungen spielt der Retardierungseffekt doch eine Rolle wenn die Geschwindigkeiten sehr gross werden. ZB um auszurechnen wie das Feld einer Ladung zu einem bestimmten Zeitpunkt t an einem Ort x ist, muss ich ja den Ort x' der Ladung zum Zeitpunkt t' heranziehen, für den

gilt. Dann kann ich wieder wie "instantan" rechnen. Das ist zwar erstaunlich, aber eine Folge der Greensfunktion. Ich stelle mir halt naiverweise vor, dass dies auch bei Himmelskörpern zutrifft, vielleicht mit einem anderen c (und einer 1000x grausameren Greensfunktion)

Aber da fehlt es mir eben wie Du sagst an genügend ART...ich habe schon mehrere Anläufe hinter mir das reinzuziehen, aber ich bin bei meinem Buch noch nie über das erste drittel gekommen...und die Gravitationswellen sind erst ab der Hälfte. Big Laugh

Bei dem Zeug fehlt irgendwie der schnelle Erfolg. Da lernt man wochenlang nur mathemathische Theorie über Tensoren ohne zu sehen, wie man das irgendwann auch anwendet. Ist es jemand anders gegangen ? Und falls ja - welches Buch habt Ihr dann gehabt ?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich war mal so frei und hab nach retardierten Gravitationspotentialen gegoogelt, und BINGO!
Mit "retarded gravitational potential" bin ich auf folgenden Artikel gestoßen:
Zheng Zheng and Andrew Gould, The Astrophysical Journal, volume 541, part 1 (2000), pages 728–733

Der beschreibt Gravitationlinseneffekte von rotierenden Doppelsternen und rechnet das mit retardierten Gravitationspotentialen. Die haben dieselbe Form wie die Liénard-Wiechert-Potentiale, und die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist genau die Lichtgeschwindigkeit c.

Den zugehörigen Abschnitt aus dem Artikel habe ich unten angefügt.

Die Astrophysiker rechnen da also tatsächlich damit; allerdings schreiben die Autoren auch, dass die betrachteten sehr schnell bewegten Gravitationslinsen zwar häufig vorkommen dürften, aber wohl schwierig zu beobachten sein werden.

Viele Grüße, dermarkus

Gast

D.h. die gehen von c als Geschwindigkeit aus ?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788