Tuesday, July 2, 2013

gr01 如果某个系统具有一个随时间变化的能量-动量张量分布,则该系统将会发射引力波

如果某个系统具有一个随时间变化的能量-动量张量分布,则该系统将会发射引力波。线性近似下辐射场的计算结果是:
-dE/dt=[G/(45c^5)]{[(d^3)Q(kl)]/dt^3}{[(d^3)Q(kl)]/dt^3}
Q(kl)为系统的四极矩张量。
比较典型的是围绕公共质心作圆轨道运动的双星系统,辐射功率近似为:
-dE/dt=[32G/(5c^5)](r^4)(ω^6)[m1m2/(m1+m2)]^2
={32G^4/[5(c^5)(r^5)]}(m1+m2)(m1m2)^2
由于该引力系统因辐射而损失能量,两星之间的距离将渐渐减小,相互环绕运动渐渐加速,引力波辐射也越来越强;最终两星碰撞到一起,碰撞时发出引力辐射的最后一爆,有可能达到系统静止质量的1%,将辐射一个较大的脉冲。
双星碰撞后一般并合成一个较大的中子星或黑洞,当它的位形稳定下来后,也许会发出更多的引力辐射。
物体因辐射引力波而最终全部转化为能量的情形是非常特殊的,一般而言无法全部转化,最多能转化其中的一小部分。
根据目前的计算,即使在物质坠入黑洞的过程中,也只有不到1%的质量转化成引力辐射。
进一步的了解,可以参考相关书刊,如《引力与时空》等。

解释一下:dE是能量微分,dt是时间微分,-dE/dt是能量随时间减小的变化率,G是牛顿引力常数,c是光速;Q(kl)为系统的四极矩张量,共有4*4=16个分量,可以写成矩阵的形式,k和l代表Q的时空分量下标,可以取x,y,z,t,比如分量Q(xx),Q(xy)等。{[(d^3)Q(kl)]/dt^3}是对系统的四极矩张量取关于时间的三阶导数。r是两星的距离,ω是两星环绕运动的圆频率。还有什么疑问可以给我发消息。

No comments:

Post a Comment