Vraag:
Relativistische effecten in dynamische stellaire systemen
Alexey Bobrick
2013-09-26 12:46:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik ben benieuwd of iemand weet van stellaire dynamische systemen / omgevingen, waar relativistische effecten een dynamische rol zouden kunnen spelen op de beweging van deze stellaire systemen? Als een deelvraag: zijn er belangrijke zwakke, maar cumulatief sterke effecten bekend?

Met andere woorden, wanneer kunnen relativistische effecten de toepasbaarheid van N-Body / Collisionless Boltzman / Gas / .. -modellen op basis van Newtoniaanse zwaartekracht.

Van deze systemen zou ik het eenvoudigste bekende geval van compacte binaries willen uitsluiten.

@Guillochon: Voor ons galactische centrum naderen de sterren het superzware zwarte gat op zijn best met ongeveer 1000AU, terwijl de zwaartekrachtstraal amper 1AU is. Daarvoor heb je beslist niet meer dan 1-orde postnewtoniaanse dynamiek nodig (of helemaal niet). Dit is een relativistisch effect, maar de theorie is in wezen die van een speciaal relativistisch tensorveld. Hoewel, misschien, inderdaad voor sommige zwaardere zwarte gaten in andere melkwegstelsels de effecten meer uitgesproken kunnen zijn.
@Guillochon, toch, bedankt voor je antwoord! Ik zou heel blij zijn om het een beetje meer onderbouwd te zien.
@AlexeyBobrick Dat is voor de * waargenomen * galactische centrumsterren, die een klein deel van het totaal uitmaken. En zelfs onder de waargenomen sterren kan [S2] (http://en.wikipedia.org/wiki/S2_ (star)) enige waarneembare precessie vertonen (ondanks dat het veel zwaartekrachtstralen verwijderd is).
Twee antwoorden:
#1
+7
Guillochon
2013-09-27 02:44:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sterrenhopen rond superzware zwarte gaten zijn systemen waarin relativiteitstheorie waarschijnlijk een rol speelt. Momenteel zijn alleen heldere sterren te zien in ons eigen galactische centrum, omdat er een ton neutraal gas tussen ons en het galactische centrum zit dat het verduistert. Als resultaat hebben we maar een paar "testdeeltjes" van de vele sterren die in een baan om het zwarte gat op korte afstanden draaien.

Desalniettemin is het meten van relativistische precessie mogelijk voor een ster met een van de meest bekende pericenterafstanden tot Sagittarius A * (het centrale zwarte gat in onze melkweg), S2, mogelijk binnen enkele jaren zodra er voldoende gegevens zijn verzameld.

Wat betreft de manier waarop relativistische effecten de dynamiek van het cluster kunnen beïnvloeden, kan de precessie die wordt veroorzaakt door de algemene relativiteitstheorie resonante interacties onderdrukken, waaronder resonanties met drie lichamen zoals de Kozai. Afhankelijk van of dit soort resonanties belangrijk zijn in vergelijking met andere relaxatieprocessen, kan de relaxatietijd aanzienlijk toenemen, waardoor de cluster langzamer evolueert in de tijd. Dit kan gevolgen hebben voor zaken als de snelheid van massasegregatie, getijdenverstoringen en de productie van hypervelocity-sterren / S-stars.

Leuk antwoord, bedankt! Kunt u een verwijzing of een schatting geven van enkele kwalitatieve uitspraken die u doet: betreffende de aanwezigheid van veel sterren dichter dan 1000 AU voor ons systeem, betreffende de mogelijkheid om precessie te meten en het feit dat GR-correcties relevant kunnen zijn voor het Kozai-mechanisme. Ook worden hier drie-lichamen-interacties genoemd? Binaries en veldsterren, binaries en SBH, of SBH + ster en veldsterren?
@AlexeyBobrick Ik heb mijn antwoord slechts een klein beetje bijgewerkt om aan te geven dat er andere resonerende interacties zijn die kunnen worden beïnvloed, maar ik zal later wat meer informatie toevoegen.
Beste @Guillochon,, zou je kunnen overwegen om je toch al mooie antwoord uit te breiden tot een compleet formulier, zodat ik het kon accepteren en de lezers konden genieten van de mooie volledigheid ervan?
#2
+2
astromax
2013-10-25 23:22:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Naast het antwoord van @ Guillochon zijn er zelfs een aantal algemene relativistische tests in ons zonnestelsel, waarvan de bekendste de precessie van het perihelium van Mercurius is.

Kortom, de locatie van het punt van dichtstbijzijnde benadering van de zon (perihelium) voor de planeet Mercurius is een veranderende grootheid. In wezen volgt bij een volledige omwenteling geen gesloten vorm. De afstand die dit punt per Julian jaar aflegt, wordt niet goed voorspeld door simpelweg aan te nemen dat een eenvoudig systeem met twee lichamen zich ontwikkelt onder de Newtoniaanse mechanica (de zon en Mercurius zijn deze twee lichamen). Andere dingen waarmee rekening wordt gehouden, zijn de zwaartekrachtinvloeden van andere planeten (vooral Jupiter) op dit systeem met 2 lichamen, en het feit dat de zon niet perfect bolvormig is (het is een Oblate Spheroid Het blijkt dat als u een correctie voor GR opneemt, de precessie ervan volledig kan worden verklaard.

De andere opmerkelijke GR-test was de afbuiging van licht van een ster door de zon in een zonsverduistering van 1919, waarmee slechts een paar jaar werd bewezen dat GR een levensvatbare theorie was.

Het is beslist waar. Maar ik vraag me dan af, in welke systemen zou perihellion precessie dynamisch belangrijk kunnen zijn? In feite is het GR-deel voor Mercurius aanzienlijk kleiner dan andere effecten die de precessie veroorzaken.
Het is een orde van grootte kleiner dan de zwaartekrachtsinvloeden van andere planeten. Het punt is dat het nog steeds ** vereist ** is om zijn beweging correct te voorspellen. Het simpele antwoord zijn systemen die veel massiever zijn (d.w.z. zeer zware sterren of clusters van sterren die dicht rond zwarte gaten draaien).
Sterren die in een baan rond zwarte gaten draaien, hebben de neiging verstoord te raken. Zwarte gaten met een stellaire massa maken het effect niet echt sterker voor stellaire metgezellen, behalve dat ze massiever zijn dan typische sterren. De sterren kunnen niet dichter bij deze zwarte gaten komen dan voor een normale metgezel. Voor superzware zwarte gaten kan het effect echter mogelijk aanwezig zijn. Het zou echter mooi zijn om het dynamische belang van GR-effecten in dit geval te schetsen en te onderbouwen.
@AlexeyBobrick De super massieve soort wordt geïmpliceerd in mijn vorige verklaring. GR wordt ook ongelooflijk belangrijk wanneer superzware zwarte gaten om elkaar heen draaien.
Ik neem aan dat je de GW-stralingseffecten op de binaire evolutie van SBH's bedoelt. GW-straling in het algemeen zou eigenlijk een goed antwoord kunnen zijn, al gaat het om binaries. Of bedoel je iets anders?
Ja - zwaartekrachtgolven vallen gewoon uit GR door het lineair te maken. De oorspronkelijke vraag betreft stellaire systemen / omgevingen waarin relativiteit belangrijk wordt, dus binaire zwart-gatensystemen zijn waarschijnlijk niet wat hij zocht. Zwaartekrachtsgolven worden geproduceerd door massieve objecten, we hopen ze alleen te kunnen meten vanuit een baan rond zwarte gaten, omdat het signaal het sterkst zou zijn.
Ja en ja. Het zou heel interessant zijn om meersterrensystemen te kennen waarvoor GW-effecten net zo belangrijk zouden kunnen zijn als voor binaire bestanden. Een van de redenen waarom dergelijke systemen mogelijk niet bestaan, is dat binaire bestanden dynamisch stabiel zijn en gebonden zijn bij kleine scheidingen, terwijl de meeste N-lichaamssystemen dat niet zijn.


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...