Fråga:
Relativistiska effekter i stjärndynamiska system
Alexey Bobrick
2013-09-26 12:46:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag är nyfiken, om någon känner till några dynamiska system / miljöer där relativistiska effekter kan spela en dynamisk roll för rörelsen hos dessa stjärnsystem? Som en underfråga - finns det några kända viktiga svaga, men kumulativt starka effekter? gravitation.

Från dessa system vill jag utesluta det enklaste välkända fallet med kompakta binärfiler.

@Guillochon: För vårt galaktiska centrum närmar sig stjärnorna i bästa fall det supermassiva svarta hålet vid ungefär 1000AU, medan gravitationsradien är knappt 1AU. Man behöver definitivt inte mer än 1 ordning postnewtonian dynamik för det (om alls). Detta är en relativistisk effekt, men teorin är i grunden den för ett speciellt relativistiskt tensorfält. Men kanske, för vissa mer massiva svarta hål i andra galaxer, kan effekterna vara mer uttalade.
@Guillochon, ändå, tack för ditt svar! Jag skulle vara väldigt glad att se det lite mer avskild.
@AlexeyBobrick Det är för * observerade * galaktiska centrumstjärnor, som är en liten bråkdel av totalen. Och även bland de observerade stjärnorna kan [S2] (http://en.wikipedia.org/wiki/S2_ (stjärna)) visa en viss detekterbar nedgång (trots att det är många gravitationsradier borta).
Två svar:
#1
+7
Guillochon
2013-09-27 02:44:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Stjärnkluster runt supermassiva svarta hål är system där relativitet troligen spelar en roll. För närvarande kan bara ljusa stjärnor ses i vårt eget galaktiska centrum eftersom det finns massor av neutral gas mellan oss och det galaktiska centrum som döljer det. Som ett resultat har vi bara ett fåtal "testpartiklar" av de många stjärnorna som faktiskt kretsar runt det svarta hålet på nära håll.

Ändå kan det vara möjligt att mäta relativistisk precession. för en stjärna med en av de närmast kända avstånden från skytten till Skytten A * (det centrala svarta hålet i vår galax), S2, potentiellt inom de närmaste åren när tillräckligt med data har samlats in.

När det gäller hur relativistiska effekter kan påverka gruppens dynamik, kan den presession som genereras av allmän relativitet undertrycka resonansinteraktioner, inklusive trekroppsresonanser som Kozai. Beroende på om dessa typer av resonanser är viktiga jämfört med andra avslappningsprocesser kan avslappningstiden öka avsevärt, vilket resulterar i att klustret utvecklas långsammare över tiden. Detta kan påverka saker som frekvensen för masssegregering, tidvattenstörningar och produktion av stjärnor med höga hastigheter / S-stjärnor.

Trevligt svar, tack! Kan du ge en referens eller en uppskattning till några kvalitativa uttalanden du gör: om närvaron av många stjärnor närmare än 1000 AU för vårt system, om möjligheten att mäta nedbrytning och det faktum, att GR-korrigeringar kan vara relevanta för Kozai-mekanismen. Även trekroppsinteraktioner av vilket slag nämns här? Binärer och fältstjärnor, binärer och SBH, eller SBH + stjärna och fältstjärnor?
@AlexeyBobrick Jag uppdaterade mitt svar bara lite för att specificera att det finns andra resonansinteraktioner som kan påverkas, men jag lägger till lite mer information senare.
Kära @Guillochon, kan du överväga att utvidga ditt redan fina svar till en komplett form, så att jag kunde acceptera det och läsarna kunde njuta av dess vackra fullständighet?
#2
+2
astromax
2013-10-25 23:22:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

När vi lägger till @ Guillochons svar, finns det till och med ett antal allmänna relativistiska tester i vårt solsystem, varav den mest kända är precessionen av Merkurius perihel.

Kort sagt, placeringen av punkten närmast närmast solen (perihel) för planeten Merkurius är en förändrad kvantitet. I grund och botten, med tanke på en hel revolution, spårar den inte en sluten form. Avståndet som denna punkt rör sig per juliansk år är inte förutsagt väl genom att helt enkelt anta att ett enkelt 2-kroppssystem utvecklas under newtons mekanik (solen och kvicksilver är dessa två kroppar). Andra saker som beaktas är gravitationsinflytandet från andra planeter (viktigast av allt Jupiter) på detta 2-kroppssystem och det faktum att solen inte är perfekt sfärisk i form (det är en Oblate Spheroid Det visar sig att om du tar med en korrigering på grund av GR, kan dess precession helt redovisas.

Det andra anmärkningsvärda GR-testet var avböjning av ljus från en stjärna av solen i en solförmörkelse 1919, vilket bara bevisade att det var några år att formulera att GR var en livskraftig teori.

Det är definitivt sant. Men jag undrar då, i vilka system kan perihellionspression vara dynamiskt viktigt? Faktum är att för Mercury är GR-delen betydligt mindre än andra effekter som orsakar pressionen.
Tja, det är en storleksordning mindre än gravitationsinflytandet från andra planeter. Poängen är att det fortfarande ** krävs ** för att korrekt förutsäga dess rörelse. Det enkla svaret är system som är mycket mer massiva (dvs. mycket massiva stjärnor eller kluster av stjärnor som kretsar nära svarta hål).
Stjärnor som kretsar nära svarta hål tenderar att störas. Faktum är att svarta hål i stjärnmassor inte riktigt gör effekten starkare för stjärnkamrater förutom att vara mer massiva än typiska stjärnor. Stjärnorna kan inte komma närmare dessa svarta hål än vad de skulle kunna göra för en normal följeslagare. För supermassiva svarta hål kan effekten möjligen vara närvarande. Det skulle dock vara trevligt att beskriva och underbygga den dynamiska betydelsen av GR-effekter i detta fall.
@AlexeyBobrick Den supermassiva typen antyds i mitt tidigare uttalande. GR blir också oerhört viktigt när supermassiva svarta hål kretsar kring varandra.
Jag antar att du menar GW-strålningseffekter på binär utveckling av SBH. GW-strålning i allmänhet kan faktiskt vara ett bra svar, även om det handlar om binärer. Eller menar du något annat?
Ja - gravitationsvågor faller bara ut ur GR genom att göra det linjärt. Den ursprungliga frågan handlar om stjärnsystem / miljöer där relativitet blir viktigt, så binära svarta hålsystem är förmodligen inte det han letade efter. Gravitationsvågor produceras av alla massiva föremål, vi hoppas bara att mäta dem från att kretsa kring svarta hål eftersom signalen skulle vara den starkaste.
Ja och ja. Det skulle vara väldigt intressant att känna till flerstjärniga system för vilka GW-effekter kan vara lika viktiga som för binära filer. En anledning till att sådana system kanske inte existerar är att binärer är dynamiskt stabila och bundna vid små separationer, medan de flesta N-kroppssystem inte är det.


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...