Efek relativistik dalam sistem dinamika bintang

Saya ingin tahu, apakah ada yang tahu tentang sistem / lingkungan dinamis bintang, di mana efek relativistik dapat memainkan peran dinamis pada pergerakan sistem bintang ini? Sebagai subquestion - adakah efek penting yang diketahui lemah, tetapi secara kumulatif kuat?

Dengan kata lain, ketika efek relativistik dapat membatalkan penerapan model N-Body / Collisionless Boltzman / Gas / .. berdasarkan gravitasi newton.

Dari sistem ini saya ingin mengecualikan kasus biner kompak yang paling sederhana.

general-relativity stellar-dynamics newtonian-gravity

— Alexey Bobrick
sumber

@Guillochon: Untuk pusat galaksi kami, bintang-bintang mendekati lubang hitam supermasif pada 1000AU paling baik, sedangkan jari-jari gravitasinya hampir 1AU. Seseorang pasti tidak membutuhkan lebih dari 1-dinamika postnewtonian untuk itu (jika sama sekali). Ini adalah efek relativistik, tetapi teorinya pada dasarnya adalah bidang tensor relativistik khusus. Padahal, mungkin, memang untuk beberapa lubang hitam lebih masif di galaksi lain efeknya mungkin lebih terasa.

— Alexey Bobrick

@Guillochon, bagaimanapun, terima kasih atas jawaban Anda! Saya akan sangat senang melihatnya sedikit lebih subtansi.

— Alexey Bobrick

@AlexeyBobrick Itu untuk bintang pusat galaksi yang diamati , yang merupakan sebagian kecil dari total. Dan bahkan di antara bintang-bintang yang diamati, S2 dapat menunjukkan beberapa presesi yang dapat dideteksi (meskipun banyak jari-jari gravitasi).

— Guillochon

Jawaban:

Cluster bintang di sekitar lubang hitam supermasif adalah sistem di mana relativitas cenderung berperan. Saat ini, hanya bintang terang yang dapat dilihat di pusat galaksi kita sendiri karena ada satu ton gas netral di antara kita dan pusat galaksi yang mengaburkannya. Akibatnya, kami hanya memiliki beberapa "partikel uji" dari banyak bintang yang benar-benar mengorbit lubang hitam pada jarak dekat.

Namun demikian, mengukur presesi relativistik dimungkinkan untuk bintang dengan salah satu jarak perisenter terdekat yang diketahui dengan Sagitarius A * (lubang hitam pusat di galaksi kita), S2 , berpotensi dalam beberapa tahun ke depan begitu cukup data telah dikumpulkan.

Seperti bagaimana efek relativistik dapat mempengaruhi dinamika cluster, presesi yang disebabkan oleh relativitas umum dapat menekan interaksi resonan, termasuk resonansi tiga tubuh seperti Kozai . Bergantung pada apakah jenis resonansi ini penting dibandingkan dengan proses relaksasi lainnya, waktu relaksasi dapat meningkat secara signifikan, sehingga cluster berkembang lebih lambat dari waktu ke waktu. Hal ini dapat memengaruhi hal-hal seperti laju pemisahan massa , gangguan pasut , dan produksi bintang- bintang hiper -kecepatan / bintang-S .

— Guillochon
sumber

Jawaban yang bagus, terima kasih! Bisakah Anda memberikan referensi atau perkiraan pada beberapa pernyataan kualitatif yang Anda buat: mengenai kehadiran banyak bintang yang lebih dekat dari 1000 AU untuk sistem kami, mengenai kemungkinan mengukur presesi dan fakta, bahwa koreksi GR dapat relevan dengan mekanisme Kozai. Juga, interaksi tiga tubuh seperti apa yang disebutkan di sini? Binari dan bintang lapangan, binari dan SBH, atau bintang SBH + dan bintang lapangan?

— Alexey Bobrick

@AlexeyBobrick Saya memperbarui jawaban saya hanya sedikit untuk menentukan bahwa ada interaksi resonan lain yang mungkin terpengaruh, tetapi saya akan menambahkan beberapa info lagi nanti.

— Guillochon

Dear @Guillochon, dapatkah Anda mempertimbangkan untuk memperluas jawaban Anda yang sudah bagus ke bentuk yang lengkap, sehingga saya dapat menerimanya dan para pembaca dapat menikmati kelengkapannya yang indah?

— Alexey Bobrick

Menambah jawaban @ Guillochon, bahkan ada sejumlah tes relativistik umum di tata surya kita, yang paling terkenal adalah presesi perihelion Merkurius .

Singkatnya, lokasi titik pendekatan terdekat ke Matahari (perihelion) untuk planet Merkurius adalah kuantitas yang berubah. Pada dasarnya, mengingat satu revolusi penuh, itu tidak melacak bentuk yang tertutup. Jarak titik ini bergerak per tahun Julian tidak diprediksi dengan baik dengan hanya mengasumsikan sistem 2-tubuh sederhana yang berkembang di bawah mekanika Newton (Matahari dan Merkuri menjadi dua benda ini). Hal-hal lain yang diperhitungkan adalah pengaruh gravitasi planet-planet lain (yang paling penting Jupiter) pada sistem 2-tubuh ini, dan fakta bahwa matahari tidak berbentuk bola sempurna (itu adalah Oblate Spheroid ). Ternyata jika Anda menyertakan koreksi karena GR, presisinya dapat sepenuhnya dipertanggungjawabkan.

Tes GR lainnya yang terkenal adalah defleksi cahaya dari bintang oleh Matahari dalam gerhana matahari 1919 , membuktikan hanya beberapa tahun perumusannya bahwa GR adalah teori yang layak.

— astromax
sumber

Itu memang benar. Tapi saya bertanya-tanya kemudian, di mana sistem presesi perihellion menjadi penting secara dinamis? Bahkan, untuk Merkurius, bagian GR secara signifikan lebih kecil daripada efek lainnya, yang menyebabkan presesi.

— Alexey Bobrick

Nah, ini urutan besarnya lebih kecil dari pengaruh gravitasi planet lain. Intinya adalah masih diperlukan untuk memprediksi gerakannya dengan benar. Jawaban sederhananya adalah sistem yang jauh lebih masif (yaitu bintang yang sangat masif atau gugusan bintang yang mengorbit di sekitar lubang hitam).

— astromax

Bintang yang mengorbit di dekat lubang hitam cenderung terganggu. Faktanya, lubang hitam massa bintang tidak benar-benar membuat efek lebih kuat bagi teman bintang selain menjadi lebih masif daripada bintang biasa. Bintang-bintang tidak dapat mendekati lubang hitam ini daripada yang bisa mereka lakukan untuk teman normal. Untuk lubang hitam supermasif, efeknya mungkin ada. Namun, alangkah baiknya untuk menguraikan dan membuktikan pentingnya dinamika efek GR dalam kasus ini.

— Alexey Bobrick

@AlexeyBobrick Jenis super masif tersirat dalam pernyataan saya sebelumnya. Juga, GR menjadi sangat penting ketika lubang hitam super masif mengelilingi satu sama lain.

— astromax

Saya kira maksud Anda efek radiasi GW pada evolusi biner SBH. Radiasi GW secara umum sebenarnya bisa menjadi jawaban yang baik, meskipun ini tentang binari. Atau maksud Anda sesuatu yang lain?

— Alexey Bobrick