Этот процесс полностью аналогичен тому, что происходит в электромагнетизме (с некоторыми оговорками) - для того чтобы заряд терял энергию, он должен излучать. Если заряд просто находится в неподвижном состоянии, он окружен электрическим полем. Если он движется, он также несет в себе магнитное поле. Само по себе наличие полей не приводит к испусканию каких-либо реальных фотонов, и его энергия не теряется. Однако, если вы начинаете воздействовать на заряд, вы создаете волны. Энергия переносится этими волнами, и исходный заряд теряет энергию.
То же самое и с гравитацией - если система испускает гравитационные волны, эти волны переносят энергию, и эта энергия уходит из системы. Но тут нужно внести некоторую ясность, чтобы избежать путаницы.
Все массивные объекты обладают гравитационными полями. Однако не все массивные объекты излучают гравитационные волны. Гравитационная волна — это название регулярно изменяющегося гравитационного поля. Гравитационные поля не уносят энергию из системы, уносят лишь волны.
Система, порождающая гравитационные волны, неизбежно находится в каком-либо движении. Более того, не просто в каком-либо движении, а в движении с ускорением. Излучение гравитационных волн лишает систему этого ускорения. Но когда система, наконец, стабилизируется и перестанет порождать гравитационные волны, у нее все еще будет гравитационное поле.
Например, при столкновении черных дыр, зарегистрированном LIGO, масса полученной черной дыры оказалась меньше массы двух черных дыр ее создавших — разница составила три массы Солнца. Почти вся эта масса была испущена в виде гравитационных волн, или, в квантовом смысле, - гравитонов.
Излучает ли Земля гравитоны, вращаясь вокруг Солнца и приводит ли это к уменьшению ее массы?
Да, по мере того как Земля вращается вокруг Солнца, она генерирует гравитационные волны. Предполагая, что гравитационное поле действительно является квантовым полем (а у нас нет пока такой теории), эти гравитационные волны можно представить в виде квантов, которые называются гравитонами.
Однако количество энергии, которое Земля теряет в этом процессе, ничтожно мало. Насколько я помню, оно составляет около 200 ватт в год, плюс-минус. Всего две лампы накаливания.
И это почти не влияет на массу Земли. Это влияет на ее орбиту. Эти 200 ватт достигаются за счет кинетической энергии Земли при ее вращении вокруг Солнца. Технически это означает, что с каждым оборотом Земля немного приближается к Солнцу по спирали.
Я говорю «технически», потому что в результате Земля теряет примерно 0,0000000000000000000002% своей орбитальной кинетической энергии каждый год. Это означает, что за все время существования Солнечной системы Земля потеряла не более одной триллионной части своей орбитальной энергии из-за своего гравитационного излучения.
К слову сказать, есть ряд гораздо более масштабных воздействий на Землю — падение астероидов, потеря газов в верхних слоях атмосферы, солнечный ветер, и т. д., — поэтому любые изменения, вызванные гравитационным излучением Земли, просто ничтожны.
Но совсем иначе обстоят дела с системами, которые связаны более тесно. Нейтронные звезды или черные дыры, находящиеся на очень близких орбитах и быстро вращающиеся друг вокруг друга, могут терять колоссальное количество кинетической энергии за счет гравитационного излучения. (Об этом я упомянул выше.)
Таким образом, если гравитоны реально существуют, тела действительно теряют энергию (а, следовательно, и массу) при испускании гравитационных волн. Однако масштаб этого эффекта кардинально различается в зависимости от системы. И в большинстве случаев влияние гравитационного излучения пренебрежимо мало.