Ist ein Gravitationssystem mit drei Körpern zum Zusammenbruch verurteilt?

Angenommen, wir haben zwei Gravitationskörper, die umeinander rotieren. Sie sind Körper und werden durch Gezeitenkräfte verformt. Bewegliche Flutwellen saugen Energie aus der axialen Rotation dieser Körper. Nach einiger Zeit wird ihre axiale Rotation mit der orbitalen Rotation synchronisiert und Flutwellen werden gestoppt. Wie beim Mond ist die Umlaufbahn um die Erde mit ihrer axialen Rotation synchronisiert. Vielleicht habe ich einige zusätzliche Effekte übersehen, aber es scheint eine ziemlich genaue Annahme zu sein.
Wenn wir drei umlaufende Körper haben, kann ihre Umlaufbahnrotation mit Ausnahme einiger Sonderfälle nicht vollständig mit der axialen Rotation synchronisiert werden. Flutwellen in einem solchen System werden auf unbestimmte Zeit existieren und Energie saugen. Und die einzige Energiequelle ist potentielle Körperenergie. Werden sie fallen?

Ich verstehe, dass solche Effekte sehr gering sein sollten; sie ist im Sonnensystem kaum messbar, da die Massenvariation von Planeten und Sonne einen viel höheren Effekt hervorruft.

Aber gibt es überhaupt irgendwelche Maßnahmen, die die Existenz eines solchen Effekts für irgendetwas belegen ? Oder gibt es einen theoretischen Beweis, dass dieser Effekt aus irgendwelchen Gründen, die ich übersehen habe, nicht funktioniert?

Vielleicht gehört auf Physics SE?
Es scheint astrophysikalisch zu sein, also denke ich, dass es hier zum Thema gehört.
Alpha Centauri geht es gut.
@notovny Alpha Centarui CorProxima ist so weit von den anderen beiden entfernt, dass erst in den letzten Jahren bestätigt wurde, dass es gravitativ an sie gebunden ist. Die meisten der hier aufgeführten trinären Sterne en.wikipedia.org/wiki/Star_system#Trinary sollten näher und damit bessere Beispiele sein als Alpha Centauri.
@notovny das war vor mindestens vier jahren ;-)

Antworten (1)

Da Sie in gewissem Maße von echten Körpern sprechen, ja. Der Fall für Punktteilchen ist etwas anders.

Jedes dissipative System verliert (per Definition) allmählich Energie, und das bedeutet, dass die Positionen und Geschwindigkeiten der konstituierenden Körper auf (Hyper-)Oberflächen im Phasenraum mit immer weniger Energie beschränkt sind. E = v ( X ) + K ( v ) . Potenzielle Energie v ( X ) nimmt mit dem Abstand zwischen den Körpern ab und es gibt einen minimal möglichen Abstand, der eine minimale potentielle Energie ergibt, und die kinetische Energie ist immer positiv K ( v ) > 0 . So wie E sinken, müssen die Abstände und Geschwindigkeiten entsprechend sinken. Normalerweise bewegen sich Dinge, die sich nähern, schneller, wobei die kinetische Energie zunimmt, wenn die potenzielle Energie abnimmt, aber da es eine Grenze gibt, wie viel potenzielle Energie abnehmen kann, bevor Dinge kollidieren, wird es schließlich zu einer Kollision kommen (oder in Systemen, die dies zulassen - hier nicht der Fall). - alle kinetische Energie verlieren und in ewiger Ruhe landen).

(Punktteilchen können in der Newtonschen Schwerkraft schummeln, indem sie seltsame und physikalisch unrealistische Kollisionen oder oszillierende Bahnen ausführen, da sie ihre potentielle Energie beliebig weit reduzieren können, siehe die Painleve-Vermutung )

In der Praxis sind Dissipationseffekte in Planetensystemen winzig, und für die meisten Planeten werden ihre Umlaufbahnen stattdessen durch seltene Sternbegegnungen, chaotische Resonanzen mit anderen Planeten oder Massenverlust des Sterns gestört, wenn er die Hauptreihe verlässt. Planeten in der Nähe von Sternen können aufgrund von Gezeiteneffekten hineingezogen werden, aber das ist am wichtigsten, wenn man einige Sternradien entfernt ist. Auf wirklich lange Sicht wird die Gravitationsstrahlung jeden Planeten dazu zwingen, sich spiralförmig hineinzudrehen, aber die Zeitskalen sind erstaunlich lang.

Die Anzahl der Körper ändert nichts, aber für Vielkörpersysteme ( N 3 ) Einige Körper können genug Energie gewinnen, um dauerhaft zu entkommen, während die anderen verschmelzen.

Wollen Sie damit sagen, dass selbst ein Zwei-Körper-System im planetaren Maßstab theoretisch irgendwann verschmelzen würde, wenn nichts von einem äußeren System eingreifen würde? Wäre dies nur ein superlangsamer Energieverlust durch Gezeitenwärme?
Ja, Zwei-Körper-Systeme mit Gravitationswellen oder jeder anderen Art, Drehimpuls abzugeben, werden sich nähern. Der Gezeitenfall ist lustig, da Gezeiten die Körper erwärmen, aber den Drehimpuls erhalten - sie werden näher kommen und schneller umkreisen, bis sie verschmelzen.
Das ist eine schöne Antwort!