引力波沒有能量因此不會被吸收,這對嗎?
引力波沒有能量因此不會被吸收,這對嗎?
不,在廣義相對論的發(fā)展過程中,這曾是一個有爭議的問題。愛因斯坦和羅森寫了一篇論文說沒有引力波,但因菲爾德向愛因斯坦展示了他犯了錯誤,愛因斯坦寫了一篇糾正論文,但羅森不同意。引力波是否傳遞能量的問題由費曼解決了大多數(shù)物理學(xué)家的問題,他認(rèn)為如果有一根上面有兩個珠子的桿子,一個經(jīng)過的引力波會使珠子分開和移動在一起,因此如果有摩擦能量將從中提取海浪。
GR 預(yù)測,兩個軌道物體發(fā)出的引力波會帶走能量,從而使軌道物體逐漸一起運動。這方面的第一個經(jīng)驗證據(jù)是觀察到雙星脈沖星 PSR 1913+16 的減速。該系統(tǒng)在其發(fā)現(xiàn)者之后也被稱為 Hulse-Taylor 雙星脈沖星。 1975 年,Hulse 和 Taylor 使用 Arecibo 305m 天線探測到脈沖無線電發(fā)射,從而將源識別為脈沖星,這是一顆快速旋轉(zhuǎn)、高度磁化的中子星。中子星每秒繞其軸旋轉(zhuǎn) 17 次;因此脈沖周期為 59 毫秒。
在對無線電脈沖計時一段時間后,Hulse 和 Taylor 注意到脈沖的到達時間存在系統(tǒng)性變化。有時,收到的脈沖比預(yù)期的要早一點;有時,比預(yù)期的要晚。這些變化以平穩(wěn)和重復(fù)的方式變化,周期為 7.75 小時。他們意識到,如果脈沖星與另一顆恒星處于雙星軌道,則可以預(yù)測這種行為。觀測表明,脈沖星的軌道正在逐漸收縮,這證明了正如愛因斯坦的廣義相對論所預(yù)測的那樣,以引力波的形式發(fā)射能量,導(dǎo)致脈沖星稍微提前到達近星點。此外,由于引力場,近星體在經(jīng)度上每年推進 4°(因此脈沖星的近星體在一天內(nèi)移動的距離與水星在一個世紀(jì)內(nèi)的移動距離一樣遠(yuǎn))脈沖星及其中子星伴星都圍繞它們共同的質(zhì)心沿橢圓軌道運行.軌道運動的周期為 7.75 小時,據(jù)信兩顆中子星的質(zhì)量幾乎相等,約為 1.4 個太陽質(zhì)量。僅從兩顆中子星中的一顆中檢測到無線電發(fā)射。
使用 Arecibo 305m 天線,Hulse 和 Taylor 檢測到脈沖無線電發(fā)射,從而確定源是脈沖星,這是一顆快速旋轉(zhuǎn)、高度磁化的中子星。中子星每秒繞其軸旋轉(zhuǎn) 17 次;因此脈沖周期為 59 毫秒。
近星點的最小間隔約為 1.1 個太陽半徑; aastron 的最大間隔為 4.8 個太陽半徑。軌道相對于天空平面傾斜約 45 度。近星體的方向在軌道運動方向上每年變化約 4.2 度(近星體的相對論進動)。 1975 年 1 月,它被定向,使得近星點垂直于地球的視線。
自最初發(fā)現(xiàn)雙星系統(tǒng)以來,軌道已經(jīng)衰減,這與愛因斯坦廣義相對論預(yù)測的引力波導(dǎo)致的能量損失精確一致。觀測到的軌道衰減率與預(yù)測的軌道衰減率之比為 0.997±0.002。目前該系統(tǒng)發(fā)射的引力輻射(波)的總功率計算為 7.35 × 10^24 瓦。相比之下,這是我們自己的太陽光輻射功率的 1.9%。 (另一個比較是,由于距離和軌道時間要大得多,特別是在太陽和木星之間,我們自己的太陽系僅輻射約 5000 瓦的引力波)。
由于引力輻射造成的這種較大的能量損失,軌道周期的減少率為每年 76.5 微秒,半長軸的減少率為每年 3.5 米,計算得出的最終螺旋壽命為 300,000,000 年。
GR 方程的時間反向?qū)ΨQ性意味著如果能量可以被輻射出去,它就可以被吸收。