Wie krümmen Masse und Energie der Milchstraße die Raumzeit?

Der Raum wird durch Masse (genauer gesagt durch Masse und Impuls, wie durch den Spannungs-Energie-Tensor beschrieben) gekrümmt. Das Milchstraßensystem hat viel Masse und viel Energie. Wie ist darin die Raumzeit gekrümmt?

Antworten (1)

Kurz gesagt, nicht viel.

Von uns aus ist die Erde die Gravitationsbeschleunigung in Richtung des Zentrums der Galaxie v 2 / r = ( 2 × 2 × 10 20 × π   m e t r e s / 230000000   j e a r s ) 2 2 × 10 20 m e t r e s , die in der Größenordnung von liegt 10 − 10 m s − 2 : mit anderen Worten, es ist sehr klein. Dies liegt daran, dass die Raumzeit nicht stark gekrümmt ist, außer in der Nähe von massiven Körpern.

Diese Raumzeit ist ungefähr flach. Es kann gut durch den Minkowski-Raum angenähert werden. Wenn Sie die Massenverteilung in der Galaxie in Ihr Modell einbeziehen müssen, ist die Newtonsche Mechanik ausreichend, zum Beispiel https://physics.stackexchange.com/questions/62637/the-potential-and-the-intensity-of- das-gravitationsfeld-in-der-achse-eines-kreises

Im Zentrum der Galaxie befindet sich ein Schwarzes Loch, und in der Nähe des Schwarzen Lochs kommt GR wirklich ins Spiel. In der Nähe des Schwarzen Lochs ist die Kerr-Lösung von GR ein gutes Modell (die Kerr-Lösung beschreibt eine symmetrische ungeladene rotierende Masse).

Nun, im großen Maßstab kann eine Galaxie oder ein Galaxienhaufen einen erheblichen Einfluss auf das Licht haben, wenn man genügend Zeit und Entfernung hat. Licht, das viele Millionen Jahre an einer Galaxie vorbeiwandert, kann seinen Weg durch die Schwerkraft erheblich biegen. (Die Schwartzchild-Lösung ist eine erste Annäherung an die Form der Raumzeit um eine Galaxie, obwohl für eine bessere Annäherung die numerische Relativitätstheorie verwendet werden kann.) Dies verursacht einen Gravitationslinseneffekt. Für Licht, das sich innerhalb einer Galaxie bewegt, ist dies kein signifikanter Faktor. In ein paar Jahren ist keine Zeit dafür, dass Licht durch das allgemeine Gravitationsfeld der Galaxie signifikant gebogen wird. Wie auch immer Licht von einem Stern nahe an einem anderen Stern vorbeigeht, dann kann es zu einer messbaren Krümmung kommen.

Die Messung der Lichtbeugung von Sternen hinter der Sonne während einer Sonnenfinsternis war eine der ersten experimentellen Bestätigungen der Allgemeinen Relativitätstheorie (1919) https://www.wired.com/2009/05/dayintech_0529/ Beachten Sie, dass sogar Licht das Pässe direkt über die Sonnenoberfläche würden nur um weniger als 2 Bogensekunden abgelenkt.

Ich würde die Verwendung von Begriffen wie "ungefähr flach" vermeiden, da die Schwerkraft eindeutig für fast jede Beschreibung der Galaxie von Bedeutung ist, was bedeutet, dass die Krümmung nicht ignoriert werden kann. In gewissem Sinne ist die Krümmung klein, aber zu rechtfertigen, was es bedeutet, dass die Krümmung über einen Bereich der Raumzeit klein ist, kann ziemlich kompliziert sein, auch wenn es intuitiv offensichtlich erscheint (Wald geht ausführlich darauf ein).
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