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THEMA: Gravitationswellen am Ort des Geschehens

Gravitationswellen am Ort des Geschehens 15 Aug 2018 00:40 #40005

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moin

wie wir alle wissen ist der effekt der bei uns ankommt sehr schwach.
aber wie sieht es aus in unmittelbarer nähe des ereignisses?
ich sag mal 1 lichtjahr entfernung.

gibt es dazu überlegungen oder berechnungen?
verhält es sich wie mit der lichtintensität oder wirken die wellen überall gleich schwach?

edit:
habe soeben einen ähnlichen beitrag gefunden
www.urknall-weltall-leben.de/urknall-wel...chtbarer-effekt.html
leider ohne wünschenswerte antwort.

wäre jemand so nett und möge ein paar zahlen in den raum werfen? :whistle:

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 15 Aug 2018 01:11 #40007

3d schrieb: aber wie sieht es aus in unmittelbarer nähe des ereignisses? ich sag mal 1 lichtjahr entfernung.

1 Lichtjahr ist sicher nicht in unmittelbarer Nähe des Ereignisses, oder kennst du schwarze Löcher deren Durchmesser in dieser Größenordnung liegt?

3d schrieb: gibt es dazu überlegungen oder berechnungen?

Sicher, in leserliche Form gebracht sehen die analytischen Lösungen so aus.

3d schrieb: verhält es sich wie mit der lichtintensität oder wirken die wellen überall gleich schwach?

So ähnlich wie mit Licht, aber nicht ganz. Die Intensität nimmt weil sich die Welle eher scheibenförmig und nicht kugelörmig ausbreitet nicht mit dem Abstandsquadrat sondern mit 1/r ab, und für einen Beobachter ganz nah dran ist die Frequenz um den gravitativen und kinematischen Zeitdilatationsfaktor (und wenn es wirklich sehr weit weg ist auch noch um den kosmologischen Rotverschiebungsfaktor) höher als beim Empfänger.

Erkärend,

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 15 Aug 2018 01:20 #40008

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ok

wenn du jetzt noch eine "weniger analytische" lösung bieten könntest wären wir fast durch.

1 lichtjahr ist schon nah dran verglichen mit unserer entfernung.
es geht nur um befriedigung der neugier.
wie stark wird die raumzeit verändert in näherer umgebung.
reden wir da über millimeter centimeter oder sogar meter?

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 15 Aug 2018 02:22 #40010

3d schrieb: wie stark wird die raumzeit verändert in näherer umgebung. reden wir da über millimeter centimeter oder sogar meter?

Die Frage taugt nichts solange du nicht dazusagst wie schwer die schwarzen Löcher sind und wie lang dein Detektor ist. Der Strain sollte für den LIGO Merger mit 36 zu 29 Sonnenmassen vor Ort in etwa 1 Zentimeter pro Meter sein (das klingt zwar nicht nach viel, aber es wäre bei der Frequenz von ein paar hundert Hz trotzdem nicht sehr bequem) und wenn es bei uns ankommt um die 5e-22 Meter pro Meter, grob gerundet versteht sich.

Wenn ein Detektorarm so wie im LIGO 4 Kilometer lang ist sollte die empfangene Amplitude grob 50 Meter vor Ort und bei uns um die 1e-18 Meter betragen. Das ist in etwa eine Größenordnung über der Empfindlichkeit des Detektors und auch cirka das was ich zuletzt auf Youtube gehört habe. Es schwankt natürlich je nachdem in welcher Phase der Merger gerade ist, aber da die Amplitude in etwa proportional zu Leistung durch Frequenz ist und sowohl die Leistung als auch die Frequenz steigen wenn sie sich näher kommen (die Leistung etwas stärker als die Frequenz) bleibt das Maximum in der Größenordnung, mit einem kurzen aber steilen Anstieg am Ende (der letzte Peak kurz vor dem Ringdown kann aber nicht mehr analytisch, sondern muss numerisch gelöst werden, was dann einen kurzen Peak von etwa der doppelten Amplitude wie während des Inspirals ergibt).

Es schadet aber nicht das sicherheitshalber zu googeln, da ich um die Uhrzeit nicht mehr dafür garantieren kann mich nirgendwo verrechnet zu haben. Es könnte auch sein dass ich um den Faktor 2 oder π danebenliege, aber wie ich es in Erinnerung habe sollte es so passen, und es passt auch halbwegs mit dem Diagramm zusammen. Hier die first order approximation:



,
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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 15 Aug 2018 18:16 #40071

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obwohl ich es nicht überprüfen kann, bekommst du 100 punkte für die antwort.
danke.

kann es sein dass so eine raumzeitdehnung von ein paar centimetern keine große auswirkung auf uns hätte?
es findet quasi keine mechanische beanspruchung statt. die ganze raumzeit wird ja verformt.
müsste meiner meinung nach ungefährlich sein. ?

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 15 Aug 2018 18:37 #40072

3d schrieb: es findet quasi keine mechanische beanspruchung statt.

Wer hat dir denn das erzählt?

Nicht dran glaubend,

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 15 Aug 2018 19:03 #40074

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das habe ich mir so überlegt.

eine verformung der raumzeit ist keine verformung der materie.
also im grunde schon, aber auf eine andere weise.
du weisst was ich meine.
alles wird verformt, inklusive teilchen und kräfte.

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 15 Aug 2018 19:24 #40078

Ich fürchte so wie du dir das vorstellst könnte man die Gravitationswellen überhaupt nicht detektieren.

Sehr wohl eine längere Lichtreisezeit zwischen Scheitel und Sohle (und damit mehr Platz zwischen meinen Atomen) habend wenn ich von einer Gravitationswelle gedehnt werde,

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 16 Aug 2018 13:52 #40152

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ja da sagst du was.
meine überlegung hast du richtig verstanden.
über das problem muss ich noch etwas nachdenken.

wurde im detektor die wellenlänge des lichts verändert?
oder war es wirklich eine räumliche verschiebung der frequenzen?

zeit spielt da ja auch eine rolle.
verdammt.
wird schon wieder alles kompliziert :dry:

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 16 Aug 2018 14:01 #40154

.

3d schrieb: wird schon wieder alles kompliziert :dry:

Wenn man etwas nicht auf Anhieb versteht, glaubt man, es muss kompliziert sein, weil wenn etwas nicht kompliziert wäre, würde man es ja auf Anhieb verstehen. Und dadurch wechselt man automatisch gedanklich auf eine komplizierte Schiene und kommt nur mehr schwer wieder weg davon.
.

Ohne etwas wäre nicht einmal nichts

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 16 Aug 2018 14:40 #40156

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3d schrieb: (...)

wurde im detektor die wellenlänge des lichts verändert?
oder war es wirklich eine räumliche verschiebung der frequenzen?

(...)


Es kommt zu einer Phasenverschiebung soweit ich weiß.
Anhänge:

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 16 Aug 2018 15:58 #40158

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Rupert schrieb:

3d schrieb: (...)

wurde im detektor die wellenlänge des lichts verändert?
oder war es wirklich eine räumliche verschiebung der frequenzen?
(...)

Es kommt zu einer Phasenverschiebung soweit ich weiß.

Also so weit ich es verstehe, richtig, es kommt in LIGO zu einer Interferenz durch eine verlängerte Laufzeit des Lichtes in dem einen Arm, was man als Phasenverschiebung interpretieren kann

(die beiden Wellen waren somit nicht mehr synchron, was bedeutet, dass sich nicht die Frequenz verändert hat). Also müsste der eine Arm tatsächlich mechanisch länger geworden sein als der andere.

Im Internet gibt es dazu eine schöne Grafik:

In der Grafik ändert sich jedoch nicht nur die eine Richtung der Objekte, wie man es bei einer Transversalwelle vermuten würde, sondern der Raum und damit die Körper walgen richtig. So wie man es von Jupiter und Saturnmonden annimmt.
Stimmt diese Darstellung?

@3D:
Demnach würde eine Gravitationswelle sehr wohl eine Veränderung in der Materie bewirken. Und mechanisch würde das kein Mensch aushalten sich in der Nähe einer etablierenden Gravitationswelle aufzuhalten und somit die Dehnung von ein paar Zentimetern zu ertragen.

MfG
WL01

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MfG
WL01

Gravitationswellen am Ort des Geschehens 16 Aug 2018 23:30 #40205

wl01 schrieb: Im Internet gibt es dazu eine schöne Grafik

Der Zusammenhang zwischen Inklination und Polarisation wird hier gezeigt, wobei man sich die rechte Animation um 90° gedreht vorstellen muss so dass die Ebene rechtwinkelig zur Quelle steht:


und hier wird nochmal gezeigt wie man den Strain ausrechnet.

Ergänzend,

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 16 Aug 2018 23:35 #40206

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ich sehe das anders, aber lass mich noch paar nächte drüber schlafen.

logisch gedacht dürfte es keine mechanische beanspruchung geben.
ich denke wenn eine frequenz nicht verändert wird, dürfte es auch keine strukturelle veränderung geben.

das muss nur noch in einklang gebracht werden mit dem sturz ins schwarze loch, welches ja schmerzhaft sein soll :unsure:

edit:
vielleicht ist die vorstellung des spagetifizierens auch nicht ganz korrekt?
gilt das wirklich als gesichert, dass eine raumzeitkrümmung auswirkung auf die strukturelle integrität hat?

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 16 Aug 2018 23:50 #40207

Du scheinst zu glauben dass Raum und Material relativ zu einer vierten, fünften und sechsten Raumdimension gedehnt und gestaucht werden. Das ist aber nicht der Fall, denn die Kurvatur ist intrinsisch . Während der Raum gedehnt wird das Material tatsächlich gestreckt und könnte wenn die Welle zu stark wäre auch zerreissen. Wenn Material und Raum nur relativ zu einem Hilfsraum auf den wir keinen Zugriff haben verzerrt würde könnten wir davon nichts messen. Dann wäre LIGO aber überflüssig. Nach meinem Verständnis des Sticky Bead Arguments müsste sich eine Gravitationswelle wie oszillierende Gezeitenkräfte anfühlen, die umso stärker werden je größer Strain, Frequenz und Körperlänge sind.

Einfühlsam,

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 17 Aug 2018 00:06 #40208

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wir nähern uns langsam.

gibt es dafür zahlen für diese kraftübertragnung, bzw. wärmeentwicklung?
wurde das tatsächlich registiert?

ups: zeitsprung
diese antwort bezieht sich auf den post hierunter :)

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 17 Aug 2018 00:10 #40209

Wenn es nicht oszillieren würde könntest du zwar nicht feststellen ob du im gedehnten oder gestauchten Raum bist, aber den Überganz von gestreckt auf gequetscht spürst du auf jeden Fall (vorausgesetzt die Welle ist stark genug).

Feynman wrote:
  It is simply two beads sliding freely (but with a small amount of friction) on a rigid rod.
  As the wave passes over the rod, atomic forces hold the length of the rod fixed, but the
  proper distance between the two beads oscillates. Thus, the beads rub against the rod,
  dissipating heat.


Soll heißen, die Gravitationswelle kann Energie auf den Detektor übertragen und tut es sofern es sich dabei nicht um einen vollkommen starren Körper handelt auch. Hernach ist sie auch um den abgegebenen Betrag schwächer als zuvor. Man müsste also ausrechnen wie hoch Strain und Frequenz sein müssten damit die Gezeitenkräfte mit der Kraft die unsere Atome zusammenhält konkurrieren könnten, aber wenn sie hoch genug sind sehe ich keinen Grund warum man nicht zerreissen sollte.

Überlegend,

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 17 Aug 2018 00:44 #40213

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die Gravitationswelle kann Energie auf den Detektor übertragen und tut es sofern es sich dabei nicht um einen vollkommen starren Körper handelt auch


warum soll das nur bei weichen körpern funktionieren?
was ist mit "vollkommen starr" gemeint?

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 17 Aug 2018 00:49 #40214

3d schrieb: warum soll das nur bei weichen körpern funktionieren?

Je weicher der Körper desto schwächere Wellen reichen um ihn zu deformieren, so wie auch bei Gezeitenkräften.

3d schrieb: was ist mit "vollkommen starr" gemeint?

In dem Sinne dass es laut Einstein keine vollkommen starren Körper gibt, nur mehr oder weniger starre.

Erklärend,

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 17 Aug 2018 01:01 #40216

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verstehe, macht sinn

heute kommen wir aber auf keinen gemeinsamen nenner.
ich würde sagen, ich denke etwas über eure argumentation nach und anders-rum genauso B)

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 24 Aug 2018 00:19 #40809

Aus der Reihe common misconceptions: in einem von den Zusehern ganz gut bewerteten Video von einem ansonsten auch nicht einmal so schlechten Kanal meint einer von den Kreativen:



damit bezieht er sich auf diese Simulation:



Auf deutsch gefällt ihm also nicht nicht dass man auf den normalen Simulationen zu den Gravitationswellen nicht sieht wie die Wellen aus den schwarzen Löchern herauskommen, sondern so wie auf dem blauen Bild erst in einem gewissen Abstand von den schwarzen Löchern zu sehen sind. Das wollte er mit seiner sogenannten "actual physics demonstration" die man auf dem orangenen Bild sieht verbessern.

Das ist natürlich Unsinn, denn die Wellen in der originalen Animation symbolisieren ja die zeitliche Änderung in der gravitativen Feldstärke, und die wird im Nahbereich des schwarzen Lochs ja von der Masse des schwarzen Lochs selbst dominiert. Da soll also auch gar kein Wellenschweif sein der aus den schwarzen Löchern herauskommt, die durch den Positionswechsel der Massen bedingte zeitliche Änderung der Gezeitenkräfte ist dort wo die Gezeitenkraft der Masse selber dominant ist und der Abstand zur anderen Masse auch nicht oszilliert so gut wie nicht vorhanden.

Das orangefarbene Bild nicht für eine Verbesserung, sondern für eine Verschlimmbesserung des blauen Bildes haltend,

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Gravitationswellen am Ort des Geschehens 24 Aug 2018 10:20 #40818

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Yukterez schrieb: Das ist natürlich Unsinn, denn die Wellen in der originalen Animation symbolisieren ja die zeitliche Änderung in der gravitativen Feldstärke, und die wird im Nahbereich des schwarzen Lochs ja von der Masse des schwarzen Lochs selbst dominiert. Da soll also auch gar kein Wellenschweif sein der aus den schwarzen Löchern herauskommt, die durch den Positionswechsel der Massen bedingte zeitliche Änderung der Gezeitenkräfte ist dort wo die Gezeitenkraft der Masse selber dominant ist und der Abstand zur anderen Masse auch nicht oszilliert so gut wie nicht vorhanden.
Das orangefarbene Bild nicht für eine Verbesserung, sondern für eine Verschlimmbesserung des blauen Bildes haltend,

Soll heißen, die Gravitationswelle kann Energie auf den Detektor übertragen und tut es sofern es sich dabei nicht um einen vollkommen starren Körper handelt auch. Hernach ist sie auch um den abgegebenen Betrag schwächer als zuvor.

Hm, wenn man beide Aussagen vergleicht, dann bedeutet dies, dass sich die Feldstärke durch die Rotation ändert. Also zuerst dominiert die Raumzeitkrümmung nur des einen SL, dann beide und dann die des anderen, weil bei Überdeckung "die Gravitationswelle Energie übertragen kann und ... der abgegebenen Betrag nachher schwächer als zuvor ist."

MfG
WL01

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