Может ли расширение Вселенной в изолированной двойной системе компенсировать коллапс орбиты из-за гравитационных волн?

Мы знаем, что бинарные системы медленно теряют энергию из-за гравитационных волн от объектов, движущихся в пространстве-времени, и что, если объекты достаточно компактны и массивны, слияния происходят во временных масштабах в пределах возраста Вселенной, и LIGO и ее друзья могут уловить их. сигналы гравитационных волн.

Мы также знаем, что Вселенная расширяется, и что геометрия этого расширения такова, что объекты, расположенные дальше от нас, расширяются с большей относительной скоростью, чем объекты, расположенные ближе к нам. Мы знаем, что для объектов, связанных гравитацией, этого эффекта недостаточно, чтобы удерживать объекты на орбитах или в скоплениях.

Итак, мой вопрос таков: если у вас есть изолированная бинарная система из двух небольших объектов, которые обычно не рассматривались бы с помощью теории относительности, и вы рассматриваете эволюцию системы в огромных временных имеет) иметь противодействующий эффект, чтобы свести на нет невероятно медленное (но неизбежно присутствующее) падение объектов из-за того, что орбитальная энергия излучается гравитационными волнами?

Для начала несколько основных правил, идей и предположений:

  1. Давайте предположим, что бинарная система состоит из объектов, которые не собираются сильно меняться со временем, может быть, рыжие экзопланеты, вращающиеся вокруг друг друга, или бинарная система коричневых карликов. чтобы повлиять на наше решение здесь, и они не являются релятивистскими по своей сути (например, нет нейтронных звезд или белых карликов)

  2. Давайте рассмотрим масштабы времени, намного превышающие возраст Вселенной; эти процессы, которые следует учитывать, имеют измеримые эффекты только в огромных временных масштабах, но давайте просто скажем, что эта система остается изолированной и нетронутой остальной Вселенной в течение этих временных масштабов. Не может быть, чтобы это когда-либо происходило, но я хочу подумать, могло ли это произойти в каком-то далеком-далеком будущем.

  3. Я знаю, что гравитационно связанные объекты на самом деле практически не расширяются друг от друга, но кажется, что расширение добавит системе лишь немного энергии, и поэтому я пытаюсь выяснить, отрицает ли это количество энергии энергии, теряемой гравитационными волнами. Это определенно не может быть больше, потому что мы этого не наблюдаем, но мы хотим увидеть, сопоставимо ли это.

  4. Отбросим любые представления о квантованном гравитационном поле; давайте предположим континуум гравитационных волн настолько, что эти объекты излучают их со своей орбиты, какими бы маленькими они ни были.

  5. Как эти объекты попали сюда или что-либо, что привело к этой системе, не имеет значения, хотя, если я сделал какие-либо физически неверные предположения, пожалуйста, укажите на них.

Нет, потому что постоянная Хаббла составляет ~ 70 км / с / Мпк, а типичные звездные орбиты составляют около 40 а.е., что приводит к изменению скорости на 0,0000135747831 м / с. Вероятно, не очень хорошая логика, просто грубый комментарий от человека, который не очень хорошо разбирается в GR.
№ 3. Вы не можете просто предположить хаббловское расширение, потому что рассматриваемый вами маленький кусочек Вселенной не подчиняется приближениям (будучи однородным и изотропным), которые приводят к хаббловскому расширению.
Вероятно, не лучшая идея задавать вопросы о GR на этом сайте, потому что циркулирует неправильное понимание GR. Ответ bengrg гласит: > Нет никакой локально измеримой силы, связанной с расширением Хаббла. Это не верно. Подробное обсуждение этого вопроса см. в Cooperstock et al., arxiv.org/abs/astro-ph/9803097v1 . В качестве примера они рассчитали скорость расширения системы Земля-Солнце в конце раздела 4 (хотя, конечно, другие эффекты полностью превзошли бы эффект космологического расширения). Это не ноль, и это не то, что вы наивно ожидаете
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
@user44162 user44162 Действительно, существует некоторый консенсус в отношении того, что эффекты не равны нулю, но они намного меньше, чем наивное ожидание применения ускорения на основе ЧАС 0 . Более свежая статья на эту тему: ui.adsabs.harvard.edu/abs/2013MNRAS.429..915I/abstract .
@ user44162 Я не думаю, что вы поняли ссылку, которую вы даете, или ответ Бенрга, поскольку они полностью согласны. Любая корректирующая сила из-за космического расширения возникает не из-за H, а из-за параметра ускорения q.

Ответы (1)

Нет никакой локально измеримой силы, связанной с расширением Хаббла. Краткая причина содержится в комментарии ProfRob: «маленький кусочек Вселенной, который вы рассматриваете, не подчиняется приближениям (будучи однородным и изотропным), которые приводят к хаббловскому расширению». Подробнее см. в этом ответе .

В космологии ΛCDM Λ действительно вызывает внешнее ускорение, которое в принципе можно измерить локально. Его величина составляет около 10 − 35 или 10 − 36  (РС 2 )/м в любую эпоху (это зависит только от Λ , что является постоянным). Но вы можете определить сохраняющуюся потенциальную энергию для этой силы, чтобы она не могла стабилизировать орбиты против гравитационного распада — в противном случае вы могли бы построить машину, которая вечно излучала бы энергию в виде гравитационных волн.

Имеет большой смысл; Спасибо!!
Так что же именно происходит в критическом пределе между распадом двойной системы из-за излучения гравитационных волн и ее разрывом на части под действием космологической постоянной?
@mmeent Для круговых орбит орбитальная скорость стремится к нулю на конечном радиусе вместо того, чтобы асимптотически приближаться к нулю, поскольку р → ∞ . На критическом расстоянии два массивных тела могли бы находиться в относительном покое (и не излучать), но это неустойчивое равновесие.
Игра с калькулятором гравитационного ускорения дает мне примерно 10 000 км на 1 г массы. TBH Я не уверен, что сделал это правильно.
Может ли расширение Вселенной в изолированной двойной системе компенсировать коллапс орбиты из-за гравитационных волн?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v