Le onde gravitazionali sono cose apparentemente diabolicamente difficili da modellare con le equazioni di campo di Einstein, poiché sono altamente dinamiche e non simmetriche. Tradizionalmente, l'unico modo per avvicinarsi alla previsione dei probabili effetti delle onde di gravità era quello di stimare i parametri di equazione di Einstein richiesti ipotizzando che gli oggetti che causavano le onde di gravità non generassero campi di gravità forti stessi e non si muovevano a velocità ovunque vicino la velocità della luce.
Il problema è che gli oggetti candidati per lo più probabili che potrebbero generare onde gravitazionali rilevabili - chiudere stelle di neutroni binarie e fondere buchi neri - hanno esattamente quelle proprietà. Sono corpi estremamente compatti e molto massicci che spesso si muovono a velocità relativistiche (cioè vicine alla velocità della luce).
Non è poi strano che l'approccio "indovinello" descritto sopra funzioni davvero brillantemente nel predire i comportamenti di binari massicci vicini e la fusione di buchi neri. Da qui un recente articolo intitolato: Sull'irragionevole efficacia dell'approssimazione post-newtoniana nella fisica gravitazionale.
Quindi, in primo luogo nessuno ha ancora rilevato le onde di gravità. Ma anche nel 1916, Einstein considerò probabile la loro esistenza e dimostrò matematicamente che le radiazioni gravitazionali dovrebbero sorgere quando si sostituisce una massa sferica con un manubrio rotante della stessa massa che, grazie alla sua geometria, genererà effetti di riflusso e flusso dinamici sullo spazio-tempo mentre ruota.
Per testare la teoria di Einstein, è necessario progettare apparecchiature di rilevamento molto sensibili - e ad oggi tutti questi tentativi sono falliti. Ulteriori speranze ora si basano in gran parte sull'antenna spaziale per interferenze laser (LISA), che non dovrebbe essere lanciata prima del 2025.
Tuttavia, oltre alle apparecchiature di rilevamento sensibili come LISA, è necessario anche calcolare quale tipo di fenomeno e quale tipo di dati rappresenterebbe l'evidenza definitiva di un'onda di gravità - che è dove tutta la teoria e la matematica necessarie per determinarle previsto i valori sono vitali.
Inizialmente, i teorici hanno capito a post-newtoniana (cioè era di Einstein) approssimazione (vale a dire ipotesi) per un sistema binario rotante - sebbene fosse riconosciuto che questa approssimazione avrebbe funzionato efficacemente solo per un sistema a bassa massa e bassa velocità - dove qualsiasi effetto relativistico e di marea complicato, derivante dall'auto-gravità e dalle velocità degli oggetti binari essi stessi, potrebbero essere ignorati.
Poi è arrivata l'era della relatività numerica in cui l'avvento dei supercomputer ha permesso di modellare effettivamente tutte le dinamiche di binari massicci vicini che si muovono a velocità relativistiche, così come il modo in cui i supercomputer possono modellare sistemi meteorologici molto dinamici sulla Terra.
Sorprendentemente, o se ti piace irragionevolmente, i valori calcolati dalla relatività numerica erano quasi identici a quelli calcolati dall'approssimazione post-newtoniana presumibilmente corporea. L'approccio di approssimazione post-newtoniano non dovrebbe funzionare in queste situazioni.
A tutti gli autori rimane la possibilità che il redshift gravitazionale renda i processi vicino a oggetti molto massicci più lenti e gravitazionalmente "più deboli" per un osservatore esterno di quanto non siano in realtà. Ciò potrebbe - in qualche modo, in qualche modo - spiegare l'efficacia irragionevole ... ma solo in un certo senso.
Ulteriori letture: Will, C. Sull'irragionevole efficacia dell'approssimazione post-newtoniana nella fisica gravitazionale.
