Gravitationswellen bremsen Planeten?

Wissenschaft Physik
1

Hallo,
man liest ja immer wieder, dass zwei schwere umeinander kreisende Massen sich gegenseitig durch Gravitationswellen abstoßen.
Das soll auch irgendwie der Nachweis für diese Wellen sein.

Meine Frage ist jetzt aber, wie das geschieht und in was die kinetische Energie der kreisenden Massen umgewandelt wird?
Nehmen wir an, es gäbe nur die zwei Massen und die Wechselwirkung mit anderen Massen sei ausgeschlossen.

Wie bremsen jetzt diese Gravitationswellen jeweils die andere Masse und inwiefern spielt der Effekt ein Rolle, dass sich die Änderung des Gravitationsfeldes mit der Lichtgeschwindigkeit ausbreitet?

P.S.: Dass sich Gravitationswellen auch mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, hat man das gemessen oder geht das aus der Relativitätstheorie hervor oder ist das nur eine Annahme, da man noch nichts gefunden hat, dass sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegt?

Vielen Dank für Antworten

Gruß
Tim

2

Hallo,

man liest ja immer wieder, dass zwei schwere umeinander
kreisende Massen sich gegenseitig durch Gravitationswellen
abstoßen.

„abstoßen“ ist vielleicht etwas schlecht ausgedrückt. Ihre Rotation verliert halt Energie durch die Abstrahlung von Gravitationswellen.

Das soll auch irgendwie der Nachweis für diese Wellen sein.

So verringert sich etwa die Umlaufzeit des Pulsars PSR 1913+16 (vgl. etwa http://de.wikipedia.org/wiki/PSR_1913%2B16) genau so, wie es die Theorie vorhersagt.

Meine Frage ist jetzt aber, wie das geschieht und in was die
kinetische Energie der kreisenden Massen umgewandelt wird?

In Wellen auf/in der Raumzeit. Durch die Gravitationswellen von PSR 1913+16 wird unter anderem auch der gesamte uns umgebende Raum periodisch zusammengedrückt und wieder etwas gestreckt. Da der Raum leider (oder glücklicherweise) so steif ist, sind die Stauchungen/Streckungen nur so klein, dass sie noch nicht direkt gemessen werden konnten.

Wie bremsen jetzt diese Gravitationswellen jeweils die andere
Masse

Genauso, wie ein Schiff im Wasser durch das Aussenden von Wasserwellen an Fahrt verliert.

P.S.: Dass sich Gravitationswellen auch mit
Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, hat man das gemessen oder
geht das aus der Relativitätstheorie hervor oder ist das nur
eine Annahme, da man noch nichts gefunden hat, dass sich
schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegt?

Direkt gemessen hat man es noch nicht. Die Annahme ist aber sehr vernünftig und daher im Grunde fest in die einsteinsche Gravitationstheorie eingebaut. Jede andere Ausbreitungsgeschwindigkeit für die Gravitation würde ein Bezugssystem auszeichnen, und damit gegen die Grundannahmen verstoßen, weshalb es eigentlich nicht ernsthaft angezweifelt wird.

–
PHvL

3

Hallo
Ich würde einmal annehmen, das die beiden Sonnen(Neutronensterne) sich „kneten“ und diese Energie die gegenseitige Umlaufgeschwindigkeit bremst.
Sollte tatsächlich Energie in Form von Gravitationswellen abgestrahlt werden, wäre das ja ein Ansatzpunkt zur Erforschung von Antigravitation.
MfG
Matthias

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P.S.: Dass sich Gravitationswellen auch mit
Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, hat man das gemessen oder
geht das aus der Relativitätstheorie hervor oder ist das nur
eine Annahme, da man noch nichts gefunden hat, dass sich
schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegt?

Direkt gemessen hat man es noch nicht. Die Annahme ist aber
sehr vernünftig und daher im Grunde fest in die einsteinsche
Gravitationstheorie eingebaut. Jede andere
Ausbreitungsgeschwindigkeit für die Gravitation würde ein
Bezugssystem auszeichnen, und damit gegen die Grundannahmen
verstoßen, weshalb es eigentlich nicht ernsthaft angezweifelt
wird.

Ich hab mir mal die Formeln für die Gravitationstheorie angeschaut. Ich will nicht sagen, dass ich sie verstanden hätte, aber ich sehe dass da c^4 drin steht. Die Variable c wird wahrscheinlich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitationswellen sein, oder?
Wenn man nach c auflöst und die Parameter ganz genau misst, dann müsste man feststellen, dass diese Geschwindigkeit mit der Lichtgeschwindigkeit zusammenfällt, oder?
Ich meine, um es nochmal deutlich zu machen, dass sich die Gravitationswellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten ist nur eine Annahme,die selbst Einstein nur vermutet hat. Der Beweis wird dann erbracht sein, wenn man die Gravitationswellen genauer vermessen kann, oder?

Vielen Dank
Tim

5

Hallo,
mir ist noch eine anschauliche Erklärung eingefallen, warum sich elektromagnetische Wellen und Gravitationswellen beide mit der Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Wenn sich die Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Gravitationswellen und elektromagnetischen unterscheiden würde, dann würden sich doch Bahnen von Planeten nicht mehr so einfach erklären lassen, oder?
Da die beobachteten Kreisbahnen nur dann zu stande kommen, wenn sich die Änderung im Gravitationsfeld mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet.

Desweiteren würde ja der Kraftvektor der Gravitation dann nicht mehr mit der tatsächliche beobachteten Position übereinstimmen.
Aber wenn man die Kreisbahnen der Planeten im Sonnensystem beobachtet, dann stellt man doch bestimmt fest, dass, wenn man sich auf die Sonne setzen würde, die Zentripetalkraft der Planeten immer auf den Schwerpunkt der Sonne zeigt, wenn der Beobachter dort sitzt.

Kann man sich das so anschaulich vorstellen, warum man die Annahme machen kann, dass sich Gravitationswellen genauso schnell ausbreiten wie elektromagnetische Wellen?

Vielen Dank
Gruß
Tim

6

Hallo,

Kann man sich das so anschaulich vorstellen, warum man die
Annahme machen kann, dass sich Gravitationswellen genauso
schnell ausbreiten wie elektromagnetische Wellen?

nehmen wir an, die Lichtgeschwindigkeit sei nicht gleich des Proportionalitätsfaktors zwischen Zeit- und Raumkoordinaten. Dann müssen wir bereits im vollkommen leeren Universum festlegen, für welche Beobachter dann die Maxwellgleichungen gelten sollen, denn wenn wir jetzt eine Lorentz-Transformation durchführen (d.i. in ein bewegtes Bezugssystem wechseln) hat das unterschiedliche Auswirkungen auf die Richtung längs unserer Bewegung und die Richtungen senkrecht dazu. Andererseits gibt es keinen Grund, warum in einem vollkommen leeren Universum zwei Beobachter in der Lage sein sollten zu entscheiden, welcher von beiden ruht.

–
PHvL

7

Hallo,

Ich hab mir mal die Formeln für die Gravitationstheorie
angeschaut. Ich will nicht sagen, dass ich sie verstanden
hätte, aber ich sehe dass da c^4 drin steht. Die Variable c
wird wahrscheinlich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der
Gravitationswellen sein, oder?

die einsteinsche Gravitationstheorie beschreibt Gravitation als Geometrie der Raumzeit. Um aus Raum und Zeit ein gemeinsames Gebilde (die Raumzeit) zu machen, ist es zweckmäßig[1], Koordinaten mit derselben Dimension für beide Richtungen einzuführen. Der Umrechnungsfaktor ist genau die Konstante c.

Wenn man nach c auflöst und die Parameter ganz genau misst,
dann müsste man feststellen, dass diese Geschwindigkeit mit
der Lichtgeschwindigkeit zusammenfällt, oder?

Da c wie geschrieben ein schlichter Umrechnungsfaktor zwischen Maßeinheiten ist, muss man bei Messungen immer vorsichtig sein, ob man nicht einfach nur Einheiten wechselt, statt „echte“ Physik zu machen.

In der theoretischen Physik ist es, um diese Irrtümer auszuschließen, üblich, Einheiten einzuführen, in denen insbesondere c=1 ist - wir messen also etwa Abstände im Raum mit der Maßeinheit Lichtsekunden -minuten, …

Ich meine, um es nochmal deutlich zu machen, dass sich die
Gravitationswellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten ist nur
eine Annahme,die selbst Einstein nur vermutet hat. Der Beweis
wird dann erbracht sein, wenn man die Gravitationswellen
genauer vermessen kann, oder?

Die Geschwindigkeit von Gravitationswellen ist durch Wahl der Maßeinheiten festgesetzt auf c=1 - es ist höchstens noch die Frage, ob die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht davon abweicht, was allerdings eine in höchstem Maße seltsame Eigenschaft der Theorie wäre.

[1] Manch ein Freund historischer Maßeinheiten (etwa der angloamerikanischen) wird entschieden widersprechen. Denn selbstverständlich ist eine völlig andere Einheit nötig um die Wassertiefe anzugeben, als man verwendet, um die Länge eines Schiffes anzugeben.

–
PHvL

8

mein persönlciher gedanke zur ausbreitung des lichts ist, dass es nicht das licht ist, was die maximale geschwindigkeit vorgibt, sondern die raumzeit.
licht könnte viel schneller sein, wenn die eigenschaften der raumzeit dies erlauben würden.

9

huhu,

man liest ja immer wieder, dass zwei schwere umeinander
kreisende Massen sich gegenseitig durch Gravitationswellen
abstoßen.
Das soll auch irgendwie der Nachweis für diese Wellen sein.

die feldenergiestromdichte der gravitationswellen(gravitodynamik) soll der der em-wellen(elektrodynamik) entgegengesetzt sein und eine kraft verursachen, die auf den sender wirkt.

und in was die
kinetische Energie der kreisenden Massen umgewandelt wird?

ich weiß es nicht wirklich und vielleicht liege ich völlig daneben…denn ich dachte bisher, dass die kinetische energie dazu benutzt wird, die massen auf ein anderes gravitationspotential zu bringen - wenn man mal 100mio jahre als zeitspanne betrachtet.
böse stimmen behaupten, dass die gravitation als negative energie dem vakuum energie entzieht. dies kann vielleicht ebenso ein grund für das sinken der kinetische energie sein und eventuell schon ein ansatz für die antwort auf die folgende frage sein.

Wie bremsen jetzt diese Gravitationswellen jeweils die andere
Masse?