As ondas gravitacionais são coisas aparentemente diabolicamente difíceis de modelar com as equações de campo de Einstein, pois são altamente dinâmicas e não simétricas. Tradicionalmente, a única maneira de se aproximar da previsão dos efeitos prováveis das ondas gravitacionais era estimar os parâmetros necessários da equação de Einstein assumindo que os objetos que causavam as ondas gravitacionais não geravam campos de gravidade fortes - e nem se moviam a velocidades em qualquer lugar próximo a elas. A velocidade da luz.
O problema é que os objetos candidatos mais prováveis que podem gerar ondas de gravidade detectáveis - fecham estrelas binárias de nêutrons e mesclam buracos negros - têm exatamente essas propriedades. São corpos altamente compactos e muito maciços que frequentemente se movem a velocidades relativísticas (isto é, próximas à velocidade da luz).
Não é estranho, então, que a abordagem "estimativa de estimativa" descrita acima realmente funcione de maneira brilhante na previsão do comportamento de binários próximos enormes e na fusão de buracos negros. Daí um artigo recente intitulado: Sobre a eficácia irracional da aproximação pós-Newtoniana na física gravitacional.
Então, primeiro, ninguém ainda detectou ondas de gravidade. Mas mesmo em 1916, Einstein considerou sua existência provável e demonstrou matematicamente que a radiação gravitacional deveria surgir quando você substitui uma massa esférica por um haltere rotativo da mesma massa que, devido à sua geometria, gerará efeitos dinâmicos de fluxo e refluxo no espaço-tempo enquanto ele gira.
Para testar a teoria de Einstein, é necessário projetar equipamentos de detecção muito sensíveis - e até o momento todas essas tentativas falharam. Agora, outras esperanças agora se apóiam em grande parte na antena espacial do interferômetro a laser (LISA), que não deve ser lançada antes de 2025.
No entanto, além de equipamentos de detecção sensíveis como o LISA, você também precisa calcular que tipo de fenômeno e que tipo de dados representariam evidências definitivas de uma onda de gravidade - que é onde toda a teoria e matemática necessárias para determinar esses fenômenos. esperado valores é vital.
Inicialmente, os teóricos elaboraram uma pós-newtoniano (ou seja, era de Einstein) aproximação (ou seja, estimativa de estimativa) para um sistema binário rotativo - embora tenha sido reconhecido que essa aproximação funcionaria efetivamente apenas para um sistema de baixa massa e baixa velocidade - onde quaisquer efeitos relativísticos e de maré complicados, decorrentes da auto-gravidade e velocidade dos objetos binários eles mesmos, poderiam ser ignorados.
Então veio a era da relatividade numérica, na qual o advento dos supercomputadores tornou possível modelar toda a dinâmica de binários próximos massivos, movendo-se a velocidades relativísticas, da mesma forma como os supercomputadores podem modelar sistemas climáticos muito dinâmicos na Terra.
Surpreendentemente, ou se você gosta irracionalmente, os valores calculados da relatividade numérica eram quase idênticos aos calculados pela aproximação supostamente corporal pós-Newtoniana. A abordagem de aproximação pós-Newtoniana não deve funcionar para essas situações.
Tudo o que resta aos autores é a possibilidade de que o desvio para o vermelho gravitacional faça com que processos próximos a objetos muito maciços pareçam mais lentos e gravitacionalmente "mais fracos" para um observador externo do que realmente são. Isso poderia - mais ou menos - explicar a eficácia irracional ... mas apenas mais ou menos.
Leitura adicional: Will, C. Sobre a eficácia irracional da aproximação pós-Newtoniana na física gravitacional.
