Können Gravitationswellen ein Schwarzes Loch umkreisen?

Nehmen Sie (der Einfachheit halber) ein Schwarzschild-Schwarzes Loch (nicht rotierend, nicht geladen) an. In diesem Schwarzen Loch befindet sich eine Photonenkugel R = 1.5 R S , wo Photonen in einer Kreisbahn reisen können. Wird eine Gravitationswelle, die sich tangential am Rand dieser Umlaufbahn ausbreitet, möglicherweise in einer stabilen oder instabilen Umlaufbahn um das Schwarze Loch gefangen?

Ich würde naiv annehmen, dass die Antwort ja ist, da sich sowohl Licht- als auch Gravitationswellen gleich verhalten sollen (nämlich sich entlang Null-Geodäten ausbreiten).

Wenn ja, wird eine solche rotierende Gravitationswelle, eine kontinuierlich beschleunigte Energiedichte, von selbst eine Gravitationswelle erzeugen (wenn auch um viele Größenordnungen schwächer)? Die gleiche Frage stellt sich für die Photonen in der Photonenkugel – werden sie Gravitationsstrahlung aussenden?

Kurz gesagt: Kann eine Gravitationswelle im Orbit um ein Schwarzes Loch eingefangen werden? Wird es Gravitationsstrahlung aussenden?

Danke schön!

Gravitationswellen brauchen Quadrupel, und die Photosphäre ist ein symmetrischer Ort. en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave#Sources .
Es kann eingefangen werden, es wird keine Gravitationsstrahlung aussenden, noch die Photonenkugel, weil sie kugelsymmetrisch sind.
@annav Wie wäre es mit Gravitationswellen/Photonen, die in eine BH fallen (spiralförmig) sind? Würden sie Gravitationswellen aussenden, da sie ein Quadrupolmoment haben? Wie wäre es mit GW um ein Kerr BH, das von der äußeren Photonensphäre in die innere Photonensphäre fällt?
Ein masseloses Teilchen muss kugelsymmetrisch sein, egal ob es hineinfällt oder nicht
Ein Photon oder ein GW (oder jede andere masselose Energiedichte) kann also niemals Gravitationswellen aussenden?
afaik nein, aber auch alle Punktteilchen der Standardmodelltabelle werden schersymmetrisch sein. Es sind zusammengesetzte Systeme, die in ihrem Massenmittelpunkt die erforderliche Verzerrung haben können.

Antworten (1)

Dies ist teilweise eine Vermutung, aber ja, es scheint, dass eine Gravitationswelle umkreisen könnte. Nehmen wir der Einfachheit halber an, dass es viel weniger Energie hat als das Schwarze Loch, also ist die Schwarzschild-Raumzeit eine gute Annäherung. Dann würden wir bei der Photonenkugel eine instabile Kreisbahn erwarten R = 1.5 R S wie du vorschlägst. Nehmen wir nun an, es handelt sich um eine ebene Welle von geringer Ausdehnung: Wir wollen Symmetrie vermeiden, also wollen wir nicht, dass sich die Wellen gleichmäßig über die Photonenkugel ausbreiten! Dann ist dies in Analogie zu binären Systemen schwarzer Löcher ein binäres System aus schwarzen Löchern plus lokalisierter Energie, das also tatsächlich neue Gravitationswellen aussenden wird.

Können Gravitationswellen ein Schwarzes Loch umkreisen?
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