Newtons Gravitationsgesetz im De-Sitter-Raum

Gegeben zwei Massen M Und M (mit M M ) in einem de Sitter-Hintergrund mit kosmologischer Konstante Λ > 0 und positive räumliche Krümmung ( k = + 1 ). Was ist die entsprechende (semiklassische "Newtonsche") Gravitationskraft zwischen M Und M ?

Bilde die G 00 Komponente der statischen Schwarzschild-de-Sitter-Lösung der Einstein-Feldgleichungen, würde ich naiv vermuten

F G M M R 2 + Λ C 2 3 M R ,

mit Gravitationskonstante G und Distanz R . Tatsächlich ist der zweite Term in diesem Ausdruck abstoßend. Da ich in der Literatur keinen Hinweis gefunden habe, möchte ich dieser Frage hier nachgehen.

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Antworten (1)

Deine Kraft stimmt, das ist auch der Ausdruck für R ¨ in der realen Schwarzschild-De-Sitter -Metrik, wenn Sie die ersten echten zeitlichen Ableitungen der räumlichen Koordinaten auf Null setzen:

Die geodätische Gleichung ergibt die radiale Komponente der 4-Beschleunigung (in natürlichen Einheiten):

R ¨ = ( Λ R 3 3 ) R ˙ 2 R ( Λ R 3 3 R + 6 ) ( Λ R 3 3 R + 6 ) ( 3 R 3 ( θ ˙ 2 + Sünde 2 θ   ϕ ˙ 2 ) + ( Λ R 3 3 ) T ˙ 2 ) 9 R 3

wo du einstellst R ˙ = θ ˙ = ϕ ˙ = 0 und einstecken

T ˙ = G T T   γ = 1   /   ( 1 2 / R Λ R 2 / 3 ) 1 v 2

mit v = 0 , Wo v ist die Geschwindigkeit gemessen durch lokale und stationäre (relativ zur dominanten Masse) Fido s, dann erhält man

R ¨ = 1 R 2 + Λ R 3

das ist in natürlichen Einheiten der Ausdruck, den Sie richtig erraten haben. Der Überpunkt ist die Differenzierung nach der Eigenzeit, aber in der Newtonschen Grenze sind Eigen- und Koordinatenzeit gleich.

Diese Gleichung nimmt die dominante Masse im Zentrum an, für eine n-Körper- Simulation die R im 1 / R 2 Begriff ist relativ zu den Massen und der R im + Λ R / 3 Begriff relativ zum Zentrum Ihres Koordinatengitters, von dem alles andere weg beschleunigt.

Kannst du einstellen R ˙ ( τ ) = 0 Wenn R ¨ ( τ ) 0 ?
@Prahar - Ja, da für die Newtonsche Grenze die R ¨ für einen frei fallenden Beobachter gleich der Kraft, die erforderlich ist, um stationär oder bei konstanter Geschwindigkeit zu bleiben, und ist unabhängig davon R ˙ , aber im starken Feld müsste man zwischen beidem unterscheiden.
Sie können unabhängig einstellen R ˙ ( τ ) nur zu einem bestimmten Zeitpunkt τ , nicht für alle τ . Wenn R ˙ ( τ ) = 0 für alle τ , dann impliziert es das R ¨ ( τ ) = 0 .
@Prahar - das ist, wenn Sie die Bewegungsgleichungen integrieren, um Ihre Position nach Zeit zu erhalten, nicht wenn Sie die Newtonsche Grenze finden R ¨ wo der Begriff je nach R ˙ verschwindet. Ich habe nicht gesagt R ˙ ist eigentlich 0 , aber hier brauchen wir es nicht R ¨ .