Hvad er en ligning for orbitalforfaldet på to 1,4 solmasseneutronstjerner, der kredserer hinanden med radius 60 km?

Du beder om en ligning for at beskrive orbitalforfaldet i et binært neutronstjernesystem. Dette er et komplekst problem, der kræver en kombination af generel relativitet og astrofysik. Her er en oversigt over de vigtigste koncepter og en forenklet tilgang:

Nøglekoncepter:

* gravitationsbølger: Den primære drivkraft for orbitalfald i sådanne systemer er emissionen af ​​gravitationsbølger. Disse bølger bærer energi og vinkelmoment væk fra systemet, hvilket får bane til at krympe.

* quadrupol Moment: Styrken af ​​tyngdekraftsemission er direkte relateret til systemets quadrupol -øjeblik, der afhænger af masserne af stjernerne og adskillelsen mellem dem.

* Generel relativitet: Generel relativitet er afgørende for nøjagtigt at modellere gravitationsbølgeemissionen og udviklingen af ​​bane.

Forenklet ligning (tilnærmelse):

En meget forenklet tilnærmelse af det orbital forfaldstider (T) kan opnås ved hjælp af følgende ligning:

`` `

T ≈ (5/256) * (C^5) * (G^-3) * (M^-5) * (A^4)

`` `

hvor:

* C er lysets hastighed

* g er gravitationskonstanten

* m er den samlede masse af det binære system (2 * 1,4 solmasser i dette tilfælde)

* a er den orbital semi-major-akse (ca. lig med radius i dit tilfælde 60 km).

Vigtige advarsler:

* tilnærmelse: Denne ligning er en grov tilnærmelse og tegner sig ikke for systemets fulde kompleksitet, herunder relativistiske effekter og den ikke-cirkulære karakter af bane.

* præcession: Bane af et binært neutronstjerne -system er ikke perfekt cirkulært, men forudindstillinger på grund af generelle relativistiske effekter.

* numeriske simuleringer: Til nøjagtig modellering af orbitalfald anvendes ofte numeriske simuleringer ved hjælp af specialiseret software, der inkorporerer generel relativitet og andre relevante fysiske processer.

Yderligere overvejelser:

* chirp -signal: Efterhånden som kredsløbet forfaldes, øges hyppigheden af ​​tyngdekraftsbølger, der udsendes, hvilket resulterer i et karakteristisk "kvitt" -signal, som astronomer forsøger at detektere.

* fusion: Til sidst vil neutronstjernerne fusionere og frigive en enorm burst af gravitationsbølger og elektromagnetisk stråling.

Kortfattet:

Mens en simpel ligning kan tilvejebringe et groft estimat, er det orbitale forfald af et binært neutronstjernesystem et komplekst fænomen, der bedst er beskrevet gennem sofistikerede numeriske simuleringer, der overvejer hele spektret af relativistiske effekter.