Warum bewegen sich Erde und Mond auseinander, aber binäre Schwarze Löcher nähern sich an?

So bewegen die Gezeiten den Mond von der Erde weg:

Der Mond umkreist die Erde, und es gibt einen Unterschied in der Gravitationskraft zwischen der Seite der Erde, die dem Mond am nächsten ist, und der Seite, die vom Mond entfernt ist.

Dieser Kraftunterschied neigt dazu, die Erde in eine ovale Form zu ziehen, deren lange Achse zum Mond zeigt.

Aber die Erde dreht sich auch, und diese Drehung bewegt die Achse des Ovals nach vorne, sodass das Oval nicht zum Mond zeigt, sondern ihm etwas voraus. Es gibt also eine Beule auf der Erde, und sie ist ständig ein wenig vor dem Mond. Diese Beule hat Masse und zieht den Mond zu sich hin, also wird der Mond nach vorne gezogen. Der Mond zieht die Erde zurück. Die Drehung der Erde wird also verlangsamt, aber der Mond gewinnt an Energie und entfernt sich etwas weiter von der Erde.

Der Mond wurde auch so weit verlangsamt, dass immer dieselbe Seite der Erde zugewandt ist, und er wird so blockiert bleiben.

Gravitationswellen hingegen implizieren eine Emission von Energie aus dem binären System, und wenn Energie verloren geht, schrauben sich die Schwarzen Löcher hinein.

Bei Schwarzen Löchern gibt es keine Gezeiten, weil dort nichts in eine ovale Form gezogen werden kann. Der Ereignishorizont ist keine feste Oberfläche. Die Masse eines Schwarzen Lochs konzentriert sich vollständig auf die Singularität, es gibt keine Struktur, die zu einer Beule verformt werden könnte.

Eine verspätete Antwort, aber keine der vorhandenen Antworten erklärt dies richtig.

Die richtige Erklärung ist einfach. In der Newtonschen Mechanik sorgen Gezeiteneinflüsse dafür, dass alle Objekte in rückläufigen Umlaufbahnen und die Objekte in prograden Umlaufbahnen unterhalb des Äquivalents des geosynchronen Radius spiralförmig nach innen verlaufen. Nur Objekte, die prograd über dem Äquivalent des geosynchronen Radius kreisen, spiralförmig nach außen. Unser Mond umkreist bei etwa 385000 km, weit über dem geosynchronen Radius von 42164 km. Phobos umkreist den Mars mit einer großen Halbachse von 9377 km, deutlich unterhalb des aerosynchronen Radius von 20400 km. Während sich unser Mond spiralförmig von der Erde nach außen bewegt, dreht sich Phobos spiralförmig nach innen zum Mars.

In der Newtonschen Mechanik winden sich wechselseitig gezeitengebundene Objekte weder nach innen noch nach außen. Die Allgemeine Relativitätstheorie modifiziert diese Dynamik ein wenig, indem sie Objekte, die durch die Gezeiten miteinander verriegelt sind, spiralförmig nach innen bewegt.

Die Rückzugsrate des Mondes von der Erde wird laut Wikipedia aufgrund von Gezeitenkräften mit 38,04 mm pro Jahr angegeben. Eine gute Beschreibung (mit Diagrammen) darüber, wie dies geschieht, finden Sie hier .

Die orbitale Zerfallsrate aufgrund von Gravitationsstrahlung kann bestimmt werden durch

Dies entspricht ungefähr 2 nm pro Jahr oder 7 Größenordnungen weniger. Also, ja, es wird erwartet, dass sowohl Gezeitenrezession als auch orbitaler Zerfall durch Gravitationswellen stattfinden, aber Gezeitenrezession ist ein weitaus größerer Effekt.

Andere Antworten erklären richtig, warum Gezeitenkräfte Erde und Mond auseinander bewegen, aber sie bewegen kein Paar Schwarze Löcher auseinander. Ich denke jedoch, dass es auch notwendig ist zu erklären, warum die Phänomene, die zwei Schwarze Löcher nach innen spiralen lassen, den Mond nicht nach innen zur Erde spiralen lassen.

Tatsächlich strahlt jedes Paar rotierender Massen Gravitationswellen aus. Der Unterschied besteht darin, dass nur sehr große Massen, die sehr nahe beieinander rotieren, Gravitationswellen erzeugen, die groß genug sind, um diese Massenumlaufbahnen sinnvoll zu beeinflussen.

Laut https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave#Binaries beträgt die Zeit, die ein Massenpaar benötigt, um aufgrund von abgestrahlten Gravitationswellen ineinander zu fallen:

Lassen Sie uns die Massen von Erde und Mond und ihre Entfernung in diese Gleichung einsetzen (alle Daten stammen aus Wikipedia in SI-Einheiten):

> G <- 6.674e-11
> r <- 384e6
> mluna <- 7.342e22
> c <- 299792458
> mterra <- 5.97237e24
> (t <- 5/256*c^5/G^3*r^4/(mterra*mluna)/(mterra+mluna))
[1] 1.304925e+33

Das heißt, allein gelassen würden ausstrahlende Gravitationswellen den Mond in 1,3 * 10 ^ 33 Sekunden auf die Erde stürzen lassen, das sind 4,13 * 10 ^ 25 Jahre oder das 3 * 10 ^ 15-fache des aktuellen Alters des Universums. Mit anderen Worten, die Wirkung von abstrahlenden Gravitationswellen in der Bewegung von Erde und Mond ist so gering – besonders verglichen mit anderen Kräften wie Gezeitenkräften – dass wir sie nicht absolut vergessen können.

Nur zum Vergleich, zwei Neutronensterne mit einer Sonnenmasse, die sich im gleichen Abstand von Erde und Mond umkreisen, würden ineinander fallen in:

> msol <- 1.9885e30
> (t <- 5/256*c^5/G^3*r^4/(msol*msol)/(msol+msol))
[1] 2.19985e+14

Das sind nur etwa 7 Millionen Jahre, was zeigt, dass wechselnde Massen einen großen Einfluss auf das Ergebnis haben. Wie eingangs erwähnt, bringen Gravitationswellen Paare von sterngroßen Objekten dazu, sich nach innen zu winden, aber sie haben keine merklichen Auswirkungen auf einen Satelliten, der einen Planeten umkreist.