Релятивістські ефекти в зоряних динамічних системах

Мені цікаво, якщо хтось знає про будь-які зоряні динамічні системи / середовища, де релятивістські ефекти можуть відігравати динамічну роль у русі цих зоряних систем? Як під питання - чи є відомі важливі слабкі, але кумулятивно сильні наслідки?

Іншими словами, коли релятивістські ефекти можуть привести до невдалості застосувати моделі N-Body / Без зіткнення Больцмана / Газа / .., засновані на ньютонівській гравітації.

З цих систем я хотів би виключити найпростіший добре відомий випадок компактних бінарних файлів.

general-relativity stellar-dynamics newtonian-gravity

— Олексій Бобрик
джерело

@Guillochon: У нашому галактичному центрі зірки наближаються до надмасивної чорної діри в кращому випадку приблизно 1000 АС, тоді як її гравітаційний радіус становить ледь 1А. Однозначно для цього не потрібно більше, ніж постневтонської динаміки в 1 порядку (якщо вона взагалі є). Це релятивістський ефект, але, по суті, теорія полягає у спеціальному релятивістському тензорному полі. Хоча, можливо, для деяких більш масивних чорних дір в інших галактиках ефекти можуть бути більш вираженими.

— Олексій Бобрик

@Guillochon, все ж, дякую за вашу відповідь! Я був би дуже радий бачити це трохи обґрунтованіше.

— Олексій Бобрик

@AlexeyBobrick Це для спостережуваних зірок галактичного центру, які є невеликою часткою від загальної кількості. І навіть серед спостережуваних зірок, S2 може виявити деяку визначну прецесію (незважаючи на те, що відстає від багатьох гравітаційних радіусів).

— Гільошон

Відповіді:

Зоряні скупчення навколо надмасивних чорних дір - це системи, в яких відносність, ймовірно, відіграє певну роль. В даний час у нашому галактичному центрі можна побачити лише яскраві зірки, оскільки між нами та галактичним центром є тонна нейтрального газу, яка його затьмарює. В результаті у нас є лише кілька «тестових частинок» з багатьох зірок, які насправді обходять чорну діру на близьких відстанях.

Тим не менш, вимірювання релятивістської прецесії може бути можливим для зірки з одним із найбільш відомих відстаней перицентра до Стрільця A * (центральної чорної діри в нашій галактиці), S2 , потенційно протягом найближчих кількох років, як тільки буде зібрано достатньо даних.

Щодо того, як релятивістські ефекти можуть впливати на динаміку кластера, прецесія, викликана загальною відносністю, може придушити резонансні взаємодії, включаючи резонанси трьох тіл, такі як Козай . Залежно від того, чи важливі такі різновиди резонансів порівняно з іншими процесами релаксації, час релаксації може значно збільшитися, внаслідок чого кластер еволюціонує повільніше з часом. Це може вплинути на такі випадки, як швидкість масової сегрегації , припливи зривів і вироблення зірок гіпервелезності / S-зірок .

— Гільошон
джерело

Гарна відповідь, дякую! Чи можете ви дати посилання або оцінку на кілька якісних заяв, які ви робите: стосовно наявності багатьох зірок, ближчих за 1000 АС для нашої системи, щодо можливості вимірювання прецесії та того факту, що виправлення ГР може мати відношення до механізму Козая. Також взаємодії трьох тіл, які види тут згадуються? Бінарні та полярні зірки, бінарні та SBH, або SBH + зіркові та польові зірки?

— Олексій Бобрик

@AlexeyBobrick Я лише трохи оновив свою відповідь, щоб уточнити, що є й інші резонансні взаємодії, на які це може вплинути, але я додам трохи більше інформації пізніше.

— Гільйохон

Шановний @Guillochon, ти можеш розглянути можливість поширити свою вже приємну відповідь на повну форму, щоб я міг прийняти її, а читачі змогли насолодитися її прекрасною повнотою?

— Олексій Бобрік

Додавши до відповіді @ Гиллохона, існує навіть низка загальних релятивістських тестів у нашій Сонячній системі, найвідомішим з яких є прецесія перигелію Меркурія .

Коротше кажучи, місце точки найближчого наближення до Сонця (перигелій) для планети Меркурій - це мінлива величина. По суті, враховуючи один повний оберт, він не простежує закриту форму. Відстань, яку ця точка рухає за юліанський рік, недостатньо передбачити, якщо просто припустити просту систему 2-х тіл, що розвивається за ньютонівською механікою (Сонце та Меркурій - це два тіла). Інші речі, які беруться до уваги, - це гравітаційний вплив інших планет (головне Юпітера) на цю систему 2-х тіл, а також те, що сонце не має ідеально сферичної форми (це Повітряний сфероїд ). Виявляється, якщо включити виправлення через GR, його прецесію можна повністю врахувати.

Іншим помітним випробуванням на ГР було відхилення Сонця від зірки Сонцем у сонячному затемненні 1919 р. , Що лише за кілька років підтвердило його формулювання, що ГР є життєздатною теорією.

— астромакс
джерело

Це, безумовно, правда. Але мені цікаво тоді, в яких системах могла б динамічно важлива перша прецесія? Насправді, для Меркурія частка ГР значно менша, ніж інші ефекти, які спричиняють прецесію.

— Олексій Бобрик

Ну, це на порядок менше, ніж гравітаційні впливи інших планет. Справа в тому, що все-таки потрібно правильно передбачити її рух. Проста відповідь - це системи, які є набагато масивнішими (тобто дуже масивними зірками або скупченнями зірок, що навколо навколо чорних дір).

— astromax

Зірки, що обертаються близько до чорних дір, як правило, руйнуються. Насправді чорні діри зоряної маси насправді не роблять ефект сильнішим для супутників, окрім того, що вони є більш масивними, ніж типові зірки. Зірки не можуть наблизитися до цих чорних дір, ніж вони могли б для звичайного супутника. Для надмасивних чорних дір ефект може бути присутнім. Однак було б добре окреслити та обґрунтувати динамічну важливість ефектів GR у цьому випадку.

— Олексій Бобрик

@AlexeyBobrick Супер масовий вид мається на увазі в моїй попередній заяві. Крім того, ГР набуває надзвичайно важливого значення, коли супер масивні чорні діри обертаються навколо інших.

— astromax

Я думаю, ви маєте на увазі вплив випромінювання GW на бінарну еволюцію SBH. Загалом, радіаційне випромінювання може бути гарною відповіддю, хоча йдеться про двійкові дані. Або ти маєш на увазі щось інше?

— Олексій Бобрик