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No momentum angular de un sistema de estrellas binarias disminuir?

Considere la posibilidad de un sistema de estrellas binarias, como estas estrellas alrededor de la una de la otra que se emiten ondas gravitacionales. Desde entonces, el gravitón es una partícula de spin 2. ¿No sería el momento angular de las estrellas disminuir? Y sería esta disminución se observable?

Editar:

aunque el momentum angular cambio fue predicho por el GR, podría también ser potencialmente un extra de momento angular en el efecto causado por la mecánica cuántica spin 2 efecto de los gravitones (que podría ser visto por una prueba de la gravedad cuántica

23voto

Sí, de hecho a todas sus preguntas: mutuamente orbitting binarios hacer girar hacia abajo del sistema, el impulso angular orbital por lo tanto disminuye con el tiempo y la pérdida de la energía y del momento angular es casi seguro que debido a la emisión de ondas gravitatorias.

Buscar el Hulse-Taylor sistema binario: su spin-abajo ha sido cuidadosamente observado y medido desde su descubrimiento en 1974 y el observado girar hacia abajo con cuidado en comparación con el spindown predicho por la Relatividad General (que se calcula, por GTR, la onda gravitacional que la potencia emitida). Hasta ahora, como usted aprenderá rápidamente, el acuerdo entre el GTR de ondas gravitacionales pérdida de potencia del modelo y las observaciones ha sido asombrosa. Esto es considerado por la corriente principal de la astronomía a ser muy fuerte evidencia de la existencia de las ondas gravitacionales y fue la primera evidencia experimental para ellos. A principios de este año, la observación directa de ondas gravitacionales en los primeros cosmos se cree para haber sido hecha por el experimento BICEP2 cuando congelados ondas en el CBR.

Edit: como Warrick señaló (gracias Warrick), una valiosa pieza de la historia de la física a añadir es que Russell Hulse y Joseph Taylor fueron galardonados con el 1993 el premio Nobel de física " por su análisis del sistema, la redacción de este premio fue

"[para el descubrimiento de] ... nuevo tipo de púlsar, un descubrimiento que ha abierto nuevas posibilidades para el estudio de la gravitación."

5voto

MRA Puntos 546

En respuesta a la edición, las transiciones debido a una sola gravitón cambio implicará energías que sólo son increíblemente pequeñas. Para convencerse de esto, recuerde que los niveles de energía del átomo de hidrógeno están dados por:

$$E = \frac{\mu k^{2}e^{4}}{2\hbar^{2}n^{2}} = \frac{13.6\,\,{\rm eV}}{n^{2}}$$

Si usted hace lo mismo para los dos solares de masa de las estrellas de neutrones obligado por la gravedad, se obtiene (hasta un factor de elusión de orden de la 1 a la cuenta de la disminución de la masa del sistema):

$$E = \frac{ G^{2}M^{5}}{2\hbar^{2}n^{2}}$$

Ahora, esto nos dice que la energía para la primera transición es:

$$\frac{G^{2}M^{5}}{2\hbar^{2}}\left(1 - \frac{1}{4}\right) = \frac{3G^{2}M^{5}}{8\hbar^{2}}$$

Ahora, vamos a volcar esa energía en energía cinética en una de las estrellas:

$$\begin{align} \frac{1}{2}Mv^{2} &= \frac{3G^{2}M^{5}}{8\hbar^{2}}\\ v&=\frac{\sqrt{3}GM^{2}}{2\hbar} \end{align}$$

La comparación de este con velocidad de escape de radio $r$, tenemos:

$$\begin{align} \frac{v}{v_{e}} &= \frac{\sqrt{3}GM^{2}}{2\hbar}\sqrt{\frac{r}{2GM}}\\ &=\frac{\sqrt{3GM^{3}r}}{2^{3/2}\hbar}\\ &=5.15\times 10^{79}\left(\frac{M}{M_{\bigodot}}\right)^{3/2}\left(\frac{r}{\rm 1\,\, AU}\right)^{1/2} \end{align}$$

Así, debe quedar claro que no vas a observar las transiciones cuánticas en el grueso de los astronómico órbitas, lo que hace que solo gravitón efectos casi no observables (y me justifica ignorar la reducción de la masa de los efectos).

1voto

Eric Grunzke Puntos 158

Usted parece estar pidiendo una comparación del momento angular transportada por las ondas gravitacionales en el clásico de la relatividad general con la que el momento angular llevado por quantum gravitones.

Para el problema análogo en el electromagnetismo, usted debe leer Beth Mecánica de la Detección y la Medición del momento Angular de la Luz, desde temprano en los días de la teoría cuántica. Beth se utiliza circular de la luz polarizada a la unidad de un péndulo de torsión. El quantum modelo predice que cada fotón intercambio de momento angular 2ℏ con una placa de media onda; clásica del electromagnetismo predice el mismo momento angular total de los campos eléctrico y magnético; ambos son consistentes con el tamaño de las oscilaciones del péndulo. El principio de correspondencia en el trabajo!

Del mismo modo, una teoría de la gravedad cuántica debe predecir exactamente la misma transferencia del momento angular de la estrella binaria para el campo gravitacional como la relatividad general --- especialmente para un sistema macroscópico.

Si vas a hacer cálculos, usted debe recordar que los fotones pueden también llevar el impulso angular orbital lejos de sus emisores, y esperar un fenómeno similar en graviton de emisión.

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