Лобовое столкновение компактных объектов.

[bondkim137]

Согласно имеющейся информации, первые обнаруженные на Земле гравитационные волны были приняты на расстоянии от источника в ~1 млрд. световых лет. При этом, за доли секунды источником были излучены несколько солнечных масс, что по интенсивности соответствует тепловому излучению всех звезд обозримой Вселенной вместе взятых.

Я понимаю, что это в природе практически невозможно - но теоретически, при лобовом столкновении двух черных дыр, тех же ~30 солнечных масс, также должно было потеряться те же несколько солнечных масс в виде гравитационного излучения.
Но не за доли секунды, а много быстрее (микросекунды).

Т.е. интенсивность такого излучения - фронт 'ударной волны' в пространство-времени был бы очень заметным и мог бы привести к катастрофическим последствиям в ближайших объектах в галактике-родителе? И как бы это выглядело?

Я полагаю, что в связи с очень слабым взаимодействием грав. волн с барионным веществом, никто особо ничего бы все равно не заметил, разве что очень компактным объектам иногда это бы помогло коллапсировать (или молодым звездам зажечься)? Интересно, есть ли работы с численными оценками влияния подобных коллизий?

(Оффтоп)

Извиняюсь за повтор, в соседней теме под-вопрос, мне показалось, не заметили, потому возьму смелость создать отдельную тему.

[Munin]

bondkim137 в сообщении #1137124 писал(а):

Т.е. интенсивность такого излучения - фронт 'ударной волны' в пространство-времени был бы очень заметным и мог бы привести к катастрофическим последствиям в ближайших объектах в галактике-родителе?

С чего бы это вдруг? Приведите расчёт.

(Качественная оценка: при взрыве сверхновой тоже выбрасывается несколько звёздных масс, правда, в виде светового излучения. И галактике это совершенно пофиг. А гравитационное излучение ещё и взаимодействует с материей слабее, чем свет.)

[bondkim137]

Munin в сообщении #1137175 писал(а):

Приведите расчёт

Не умею это считать, потому и спрашиваю.

Munin в сообщении #1137175 писал(а):

при взрыве сверхновой тоже выбрасывается несколько звёздных масс, правда, в виде светового излучения. И галактике это совершенно пофиг

Я не говорил, что туго будет всей галактике, я сказал - ближайшим объектам в ней. Сверхновые ближайшим объектам могут навредить еще как. И сверхновые, кроме того, излучают несколько дольше, чем микросекунды - т.е. интенсивность излучения (которую можно в ваттах оценить) в этом случае, мягко говоря, по-меньше.

Переформулирую вопрос - как выглядит разрушение макроскопических объектов крайне интенсивным гравитационным излучением?
Принцип действия фронта ударной звуковой волны, например, значительно отличается от принципа действия фронта гравитационной волны. В первом случае молекулы газа перемещаются в пространстве. Во втором - само пространство у фронта сжимается, а потом растягивается.

С учетом этого, приводит ли прохождение гравитационной волны через облако газа, например, к поднятию его температуры? И с какими (хотя бы грубыми) количественным оценками?

LIGO зафиксировал колебание в тысячную долю протона по отношению к 4-м километрам. А как нужно сжать пространство-время 'на гребне волны', что б нам это навредило? 1/1000? 1/100? 1/2? И как это на нас скажется?

[Dmitriy40]

Во первых что-то глаза режет выражение "ударная гравитационная волна". Они действительно могут быть ударными? Для этого требуются довольно специфические условия на самодействие волны - есть они? И хватит ли чтобы на звёздных расстояниях (единицы-десятки световых лет, дальше интенсивность упадёт) привести к образованию фронта ударной волны? Я не уверен (не знаю, но сомневаюсь).
Во вторых, воздействие проходящей волны будет выглядеть как приливные силы "как бы из ничего" (да?). И вопрос на каком расстоянии приливные силы всё ещё будут нарушать структуры макрообъектов (звёзды, планеты, мелочь не интересна). Даже про звёзды не так страшно, ну собъётся немного и временно сферическая симметрия энерговыделения в ядре, поколеблется чуток и успокоится. Вот с твёрдыми телами (планеты) интереснее. А уж если спутники попадают (из-за искажения орбит и цепляния атмосферы) - мелочи.

[bondkim137]

Dmitriy40,
при слиянии компактных объектов (когда они вращаются вокруг общего центра масс), детекторы принимают нарастающую синусоиду. При лобовом столкновении синусоиды не будет, будет один гребень. Это я имел в виду под фронтом ударной волны.
Ударной, потому что в нем должна поместиться огромная энергия (которая в классическом случае слияния размазывается по более продолжительной синусоиде), а не потому, что она будет бить в классическом понимании этого слова.
На стандартность и удачность выражение не претендует, потому и поставлено в кавычки. Хотя мне лично нравится =)

А искуственные спутники наверное не попадают ('частота' гребня слишком большая - он быстро проскочет и все будет как было). Развалиться на куски разве что могут - и будут себе летать в виде пояса мусора. Правда мы в этом случае тоже наверное развалимся - и будем растекаться в виде свежеотбивной жижи.

[Munin]

bondkim137 в сообщении #1137244 писал(а):

При лобовом столкновении синусоиды не будет, будет один гребень. Это я имел в виду под фронтом ударной волны.

Ну то есть ошибочно использовали термин "ударная волна".

[bondkim137]

Каюсь

[doom701]

Если бы это замечательное событие, благодаря которому были обнаружены гравитационные волны, произошло в районе альфа центавра, какое воздействие это бы оказало на Землю?

[bondkim137]

doom701, этот дуэт, массой в 70 солнц, еще задолго до своего слияния бы раскидал облако Оорта и лишил бы нас воды до того, как она у нас появилась. Два взрыва сверхновых по соседству также не прибавили бы нам счастья.

А когда дело бы дошло до слияния, его интенсивность у нас была бы замечена где-то в $(\frac{1.000.000.000}{4})^2$ $\approx$ {10}^{16} раз большей, чем на расстоянии в миллиард световых лет. Не знаю, критично ли это было бы для разумной жизни, но гравитационные волны определенно можно было бы обнаружить значительно раньше и значительно более простым инструментом.

[Munin]

Dmitriy40 в сообщении #1137233 писал(а):

Вот с твёрдыми телами (планеты) интереснее.

Планеты с этой точки зрения не такие уж и твёрдые. Например, столкновение двух планет рассчитывается как столкновение жидких капель.

bondkim137 в сообщении #1137244 писал(а):

А искуственные спутники наверное не попадают ('частота' гребня слишком большая - он быстро проскочет и все будет как было). Развалиться на куски разве что могут - и будут себе летать в виде пояса мусора. Правда мы в этом случае тоже наверное развалимся - и будем растекаться в виде свежеотбивной жижи.

Чтобы не врать так нагло и заливисто, основные формулы для оценки можно взять в
Фейнмановские лекции по гравитации.
§ 3.4 и (3.4.2).

[Dmitriy40]

Munin в сообщении #1137591 писал(а):

Планеты с этой точки зрения не такие уж и твёрдые.

Это понятно. Я имел в виду что после прохождения достаточно сильной волны твёрдые тела теряют свою внутреннюю структуру и она не восстановится точно обратно сама по себе, как для жидкостей и газов. Если для последних воздействие волны будет лишь перемешивающим, то для кристаллов (и вообще твёрдых тел) - разрушающим (перестраивающим) их структуру. При малом поглощении энергии волны эффект чем-то похож на метод отжига со сверхбольшой скоростью. (Забавно, получается могут разрушиться все микроэлектронные устройства, микросхемы превратятся в кремниевую пыль, а биосфере - в основном жидкой - урон будет значительно меньше.) Впрочем это скорее мои домыслы, чем реальные оценки.

PS. Тоже глянул книжку, там оценка по $(v/c)^2$, т.е. от близких объектов (с малой относительной скоростью) гравитационная волна совсем не так страшна. Как-то странно это.

[bondkim137]

Наконец конструктивная помощь подоспела, спасибо. Можно было конечно и без сопуствующего амбре.

Dmitriy40, черная дыра, падающая на другую черную дыру в последние мгновения перед столкновением не есть объект с малой относительной скоростью.

[Dmitriy40]

bondkim137, насколько я понял там речь про относительную скорость наблюдателя и источника гравитационной волны.

[Munin]

Dmitriy40 в сообщении #1137617 писал(а):

Я имел в виду что после прохождения достаточно сильной волны твёрдые тела теряют свою внутреннюю структуру

У планет внутренней структуры в этом смысле нет. У кристаллов - прикиньте, какая должна быть гравитационная волна, чтобы порушить межатомные связи между соседними атомами (более дальние не считаются).

bondkim137 в сообщении #1137624 писал(а):

Можно было конечно и без сопуствующего амбре.

Амбре здесь было только от вас.

[bondkim137]

Munin,
ну тогда от вас, как от специалиста в гравитации, для полноты картины хотелось бы увидеть численную ликбез-оценку, желательно с ссылками на формулы.

Лобовое столкновение двух черных дыр, массой по 35 солнечных каждая, падают из 'бесконечности'. Расстояние от места столкновения до наблюдателя, например, 2 световых года. Какова возможна максимальная амплитуда h гравитационной волны у наблюдателя, и как данная амплитуда может сказаться на разумной жизни в современном ее понимании.

По спутникам тоже заметьте, я не говорил о разрушении монолитных блоков кристаллических решеток удачной формы. Вопрос вцелом о возможности подобной волны что-нить от реальных спутников оторвать (или порвать, например, составной спутник)

Затем был бы благодарен, если бы вы (хотя бы качественно) сравнили эту h с той, что получилась бы при классическом (не лобовом) слиянии черных дыр. Той же массы, на том же расстоянии.