平面引力波与电磁波的非线性散射

完全非线性、平面对称的爱因斯坦方程精确解，描述引力波和电磁波的散射，已经存在多年。为了找到这些闭式解，必须假设理想化的波剖面，如狄拉克δ函数和赫维赛德阶跃函数。尽管这些精确解在将来曲率奇点普遍出现方面具有病理特征，但它们为散射过程的非线性特征提供了有用的洞察。只有有限数量的精确解存在，这使得许多其他物理上 motivated 的散射情况缺乏非线性描述。本文的目的是为这些未被探索的情况提供启示。这是通过数值求解爱因斯坦方程与无源麦克斯韦方程耦合的 Friedrich-Nagy 初始边值问题来实现的，针对平面对称情况。论文展示了多种目前尚无精确解描述的电磁和引力波剖面的有趣非线性散射效应。通过分析非线性的引力波散射对电磁波施加的时间延迟和频率移动，探讨了其对电磁波观测的影响。数值解支持的简单论证表明，辐射可能产生显著的可观测效应。