Wir wissen, dass binäre Systeme aufgrund von Gravitationswellen von Objekten, die sich durch die Raumzeit bewegen, langsam Energie verlieren, und dass, wenn die Objekte kompakt und massiv genug sind, die Verschmelzungen in Zeitskalen innerhalb des Zeitalters des Universums stattfinden, und LIGO und Freunde können ihre Energie aufnehmen Gravitationswellensignale.
Wir wissen auch, dass sich das Universum ausdehnt und dass die Geometrie dieser Ausdehnung so ist, dass Objekte, die weiter von uns entfernt sind, sich mit einer höheren relativen Geschwindigkeit ausdehnen als Objekte in unserer Nähe. Wir wissen, dass dieser Effekt für gravitativ gebundene Objekte nicht ausreicht, um Objekte davon abzuhalten, sich in Umlaufbahnen oder Clustern zu befinden.
Meine Frage lautet also: Wenn Sie ein isoliertes binäres System aus zwei kleinen Objekten haben, die normalerweise nicht mit der Relativitätstheorie behandelt würden, und die Systementwicklung über immense Zeitskalen führen, könnte die Expansion des Universums (so winzig und klein wie sie ist hat) eine entgegenwirkende Wirkung, um das unglaublich langsame (aber unvermeidlich vorhandene) Einfallen der Objekte aufgrund der Abstrahlung von Orbitalenergie durch Gravitationswellen zu negieren?
Für den Anfang einige Grundregeln, Ideen und Annahmen:
Nehmen wir an, das binäre System besteht aus Objekten, die sich im Laufe der Zeit nicht stark verändern werden, vielleicht aus Exoplaneten, die sich gegenseitig umkreisen, oder einem binären Braunen-Zwerg-System, es spielt keine Rolle, außer dass sich nichts an den Körpern selbst ändert um unsere Lösung hier zu beeinflussen, und sie sind nicht an sich relativistisch (z. B. keine Neutronensterne oder weißen Zwerge).
Betrachten wir Zeitskalen, die weit über das Alter des Universums hinausgehen; Diese zu berücksichtigenden Prozesse haben nur über immense Zeitskalen messbare Auswirkungen, aber sagen wir einfach, dieses System bleibt für diese Zeitskalen isoliert und unberührt vom Rest des Universums bestehen. Das ist auf keinen Fall jemals passiert, aber ich möchte darüber nachdenken, ob es in einer fernen, fernen Zukunft passieren könnte
Ich weiß, dass sich gravitativ gebundene Objekte praktisch nicht wirklich voneinander ausdehnen, aber es scheint, als würde die Ausdehnung dem System nur ein wenig Energie hinzufügen, und deshalb versuche ich herauszufinden, ob diese Energiemenge das negiert Energieverlust durch Gravitationswellen. Mehr kann es definitiv nicht sein, weil wir das nicht beobachten, aber wir wollen sehen, ob es vergleichbar ist.
Lassen Sie uns alle Ideen eines quantisierten Gravitationsfeldes ignorieren; nehmen wir ein Kontinuum von Gravitationswellen an, so dass diese Objekte sie aus ihrer Umlaufbahn aussenden, so klein sie auch sein mögen.
Wie diese Objekte hierher gekommen sind oder was zu diesem System geführt hat, ist nicht relevant, aber wenn ich irgendwelche physikalisch falschen Annahmen getroffen habe, weisen Sie bitte darauf hin
Mit der Hubble-Expansion ist keine lokal messbare Kraft verbunden. Der kurze Grund steht in ProfRobs Kommentar: „Das kleine Stück des Universums, das Sie in Betracht ziehen, gehorcht nicht den Annäherungen (homogen und isotrop), die zur Hubble-Expansion führen.“ Weitere Einzelheiten finden Sie in dieser Antwort .
In der ΛCDM-Kosmologie verursacht eine im Prinzip lokal messbare Beschleunigung nach außen. Seine Größenordnung liegt bei etwa oder in jeder Ära (es hängt nur davon ab , die konstant ist). Aber Sie können eine konservierte potenzielle Energie für diese Kraft definieren, sodass sie Umlaufbahnen nicht gegen den Gravitationszerfall stabilisieren kann – sonst könnten Sie eine Maschine bauen, die für immer Energie in Form von Gravitationswellen ausstrahlt.
schneller als das Licht
ProfRob
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