Hastighed af gravitationsændringer – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om Fysik > ? om Astrofysik > Hastighed af gravitati...

19. december 2008

Hastighed af gravitationsændringer

Hej Spørg om Fysik
Rundt om jorden er der et tyngdefelt. Dette tyngdefelt rækker langt ud i universet.

Men flytter man nu jorden, f.eks. med meget store hastigheder, vil det "yderste" af tyngdefeltet så på samme tid flytte sig med?

Eller vil der gå den tid fra jorden, og derud, med lysets hastighed, før at tyngdefeltet derude ved at jorden nu har flyttet sig, og det skal flytte med, eller er det noget som sker med det samme?

Med venlig hilsen
N P P

Einsteins (Albert Einstein 1879 - 1955) generelle relativitetsteori, udarbejdet i 1907 - 1915 siger, at tyngdefeltet udbreder sig med lyshastigheden.

Det betyder altså ikke noget, hvor hurtigt jorden flyttes. En stor masse kan i alle tilfælde kun flyttes med ret små hastigheder, sammenlignet med lyshastigheden (300.000 km/s).

Da Newton (Sir Isaac Newton 1643 - 1727) opstillede sine ligninger (1687) var forudsætningen, at virkningen af gravitationen var momentan. 

Laplace (Pierre-Simon, Marquis de Laplace 1749 - 1827) og mange andre opstillede en teori som indebar, at gravitationen udbredte sig med en endelig hastighed. Han kunne ikke uden videre opnå at få planetbanerne stabile.

Eksperimentelle beviser for tyngdefeltets udbredelse?

De der eventuelt er, kommer fra astronomien. Binære pulsarer burde udsende gravitations stråling på grund af energitabet under rotationen. Undersøgelser viser tilsyneladende, at Gravitationen udbreder sig med lyshastigheden indenfor 1%. 

En anden undersøgelse kom fra Jupiters passage over sigtelinjen til en quasar. Her fandt man, at hastigheden var fra 0,8 til 1,2 gange lyshastigheden. Der er ikke almindelig enighed om disse resultater viser hastigheden af gravitation feltets udbredelse, så det kan næppe siges at være en endelig bekræftelse.

Gravitationsbølger og supernovaeksplosioner

Relativitetsteorien giver også som resultat, at der skulle kunne være gravitationsbølger. En af de situationer hvor de skulle forekomme, er ved supernovaeksplosioner. Der er en række meget store opstillinger rundt i verden, som formodes at kunne detektere gravitationsbølger (en under et pas i Alperne, 3 i Amerika).

Der er et system til placering i rummet under udvikling. De ville kunne frigøres af den "støj", som kommer fra jorden og menneskers aktiviteter. Det bliver spændende at se deres resultater. 

Bekræftelsen på eksistensen af gravitationsbølger, skulle i alle tilfælde så være, at flere stationer samtidigt påviste en impuls f.eks. fra en supernova. Nu er supernovaer i vores omegn ikke noget ofte forekommende fænomen (lad os håbe, at de aldrig kommer nærmere end ca. 100 lysår. Der er udregninger der viser, at chokbølgen, dvs. den udslyngede masse, kunne tage vores atmosfære med når jorden passeres, hvis de er nærmere end ca. 100 lysår. Det ville give os et midlertidigt problem.

Heldigvis er der ikke gode kandidater i nærheden), på den anden side - jo nærmere desto bedre mulighed for påvisning.

Binære stjerner, neutronstjerner og sorte huller 

Gravitationsbølgerne kunne også komme fra binære stjerner, sorte huller eller neutronstjerner, også andre. Forudsætningen er, at der ikke er tale om kugle- eller skivesymmetriske fænomener, men asymmetriske fænomener (des mere des bedre). Der er i alle tilfælde tale om ufatteligt små effekter.

Altså, teorien siger udbredelse med lyshastighed. Der er ikke sikre, af alle godtagne, eksperimentelle beviser på teorien, så den står som en teoretisk forudsigelse indtil videre. På den anden side er flere andre dele af den Almene relativitetsteori jo eftervist, men ikke denne.

Med venlig hilsen
Malte Olsen