Warum bewegen sich Erde und Mond auseinander, aber binäre Schwarze Löcher rücken näher?

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Bewegt sich der Mond der akzeptierten Antwort zufolge weiter von der Erde weg und näher an der Sonne? Warum? , der Mond geht von der Erde zurück, weil Gezeitenkräfte und Reibung Energieverlust verursachen.

Doch nach LIGO Webseite ,

Wenn sich die beiden Massen umeinander drehen, verringern sich ihre Umlaufbahnabstände

während sie Energie verlieren, die inspirierende Gravitationswellen ausstrahlt .

Warum bewegen sich die Körper im Fall Erde-Mond auseinander und im Fall Schwarzes Loch näher beieinander?

Wenn beide gegensätzlichen Phänomene vorliegen, aber in beiden Fällen ein anderes stärker ist, was bestimmt dann das Schicksal eines Systems?

— Gnubie
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Möglicherweise haben Sie die Antwort auf die verknüpfte Frage ein wenig falsch verstanden. Die Antwort sagt Ihnen, dass die Gezeitenkräfte und die Reibung Energie von der Erde (vom Drehimpuls ausgehend von ihrer Drehung um ihre Achse) übertragen und sie dem Mond (in Form eines Umlaufdrehimpulses) übertragen. Energie geht nicht verloren (so ziemlich nie). Es wird nur umgebaut und transportiert. Die Schwerkraftwellen nehmen dem Binärsystem die Bahndrehimpulse ab, wodurch sie sich in eine engere Umlaufbahn bewegen, obwohl es immer noch sinnvoll ist zu fragen, warum die gleiche Erd-Mond-Umwandlung nicht kompensiert / angewendet wird.

— Zibadawa Timmy

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@ Zibadawatimmy sollte eine Antwort sein

— Rob Jeffries

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@RobJeffries Da ist diese Technik in meinem Kopf, die ich nicht lösen kann und die mich nicht wirklich dazu bringt, eine Antwort zu fordern: Kann von einem sich drehenden Schwarzen Loch genügend Rotationsimpuls ausgehen und in einen Orbitalwinkelimpuls umgewandelt werden (z das andere Schwarze Loch), mit einer Geschwindigkeit, die schnell genug ist, um das System (trotz der Schwerkraftwellen) tatsächlich zu entbinden? Ich verstehe, dass es eine begrenzte Menge an Rotationsimpulsen gibt. Wenn das System also irgendwann gebunden bleibt, gewinnen die Gravitationswellen und es beginnt eine Inspiration ... aber kann es ungebunden werden? Ich kann nicht herausfinden, ob das eine einfache oder schwierige Frage ist.

— Zibadawa Timmy

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Ich habs! Der Grund, warum der Mond zurückgeht, ist, dass er sich in die gleiche Richtung dreht, in die sich die Erde dreht, und dass die Erde nicht tidal an den Mond gebunden ist. Im Neptun-Triton-System hat Triton eine retrograde Umlaufbahn (einzigartig unter großen Monden) und nähert sich stattdessen Neptun - von universetoday.com/56042/triton

— Gnubie

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So bewegen die Gezeiten den Mond von der Erde weg:

Der Mond umkreist die Erde und es gibt einen Unterschied in der Gravitationskraft zwischen der Seite der Erde, die dem Mond am nächsten liegt, und der Seite, die weit vom Mond entfernt ist.

Diese Kraftdifferenz tendiert dazu, die Erde in eine ovale Form zu ziehen, wobei ihre lange Achse zum Mond zeigt.

Aber die Erde dreht sich auch, und diese Drehung bewegt die Achse des Ovals nach vorne, sodass das Oval nicht auf den Mond zeigt, sondern ein wenig vor ihm. Es gibt also eine Beule auf der Erde und sie ist permanent ein bisschen vor dem Mond. Diese Erhebung hat Masse und zieht den Mond auf sich zu. Der Mond wird also nach vorne gezogen. Der Mond zieht die Erde zurück. Die Erdrotation wird also verlangsamt, aber der Mond gewinnt an Energie und entfernt sich ein wenig von der Erde.

Der Mond wurde auch soweit verlangsamt, dass immer die gleiche Seite zur Erde zeigt und er so verschlossen bleibt.

Gravitationswellen implizieren andererseits eine Emission von Energie aus dem binären System, und wenn Energie verloren geht, spiralisieren sich die Schwarzen Löcher hinein.

Es gibt keine Gezeiten an schwarzen Löchern, weil es dort nichts gibt, das in eine ovale Form gezogen werden könnte. Der Ereignishorizont ist keine feste Oberfläche. Die Masse eines Schwarzen Lochs konzentriert sich vollständig auf die Singularität, es gibt keine Struktur, die sich zu einer Erhebung verformen könnte.

— James K
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Es gibt Gezeiten auf den Schwarzen Löchern!

— Anixx

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Schwarze Löcher können Gezeiten auf andere Objekte auslösen (sehr mächtige, zerreißen Sie Gezeiten), aber ein Schwarzes Loch muss nicht zwangsläufig verzerrt werden. Es hat Masse, aber egal.

— James K

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Eine verspätete Antwort, aber keine der vorhandenen Antworten erklärt dies richtig.

Die richtige Erklärung ist einfach. In der Newtonschen Mechanik bewirken Gezeiteneinflüsse, dass alle Objekte in retrograden Bahnen und die Objekte in prograden Bahnen unter dem Äquivalent des geosynchronen Radius spiralförmig nach innen fliegen. Nur umlaufende Objekte bewegen sich über dem Äquivalent des geosynchronen Radius spiralförmig nach außen. Unser Mond umkreist ungefähr 385000 km, weit über dem geosynchronen Radius von 42164 km. Phobos umkreist den Mars mit einer Halbrundachse von 9377 km, weit unterhalb des areosynchronen Radius von 20400 km. Während sich unser Mond von der Erde nach außen dreht, dreht sich Phobos nach innen zum Mars.

Ineinander verschlungene Objekte winden sich in der Newtonschen Mechanik weder nach innen noch nach außen. Die allgemeine Relativitätstheorie verändert diese Dynamik ein wenig, so dass sich gegenseitig blockierte Objekte spiralförmig nach innen bewegen.

— David Hammen
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Die Rezessionsrate des Mondes von der Erde wird laut Wikipedia mit 38,04 mm pro Jahr aufgrund der Gezeitenkräfte angegeben. Eine gute Beschreibung (mit Diagrammen) dazu finden Sie hier .

\frac{d r}{d t} = - \frac{64}{5} \frac{G^{3}}{c^{5}} \frac{(m_{1} m_{2}) (m_{1} + m_{2})}{r^{3}}

$\frac{\mathrm{d}r}{\mathrm{d}t} = - \frac{64}{5}\, \frac{G^3}{c^5}\, \frac{(m_1m_2)(m_1+m_2)}{r^3}$

Dies entspricht ungefähr 2 nm pro Jahr oder 7 Größenordnungen weniger. Also, ja, es wird erwartet, dass sowohl eine Gezeitenrezession als auch ein Zerfall der Umlaufbahn durch Gravitationswellen stattfinden, aber eine Gezeitenrezession ist ein weitaus größerer Effekt.

— user10789
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Aber widerspricht dies nicht der Tatsache von OP, dass zwei sich gegenseitig drehende Schwarze Löcher dazu neigen, sich zu nähern?

— Astroynamicist

Genau! Warum leiden inspirierende Schwarze Löcher und Neutronensterne nicht auch unter Gezeitenkräften?

— Gnubie

Ich bevorzuge diese Antwort, weil sie die Stärke jedes Effekts vergleicht, anstatt zu versuchen, einen der beiden zu erklären. Mit anderen Worten, alle umlaufenden Paare haben das Potenzial sowohl für Gezeitenkräfte als auch für Gravitationswellen, aber das OP möchte wissen, warum ein System von einem Effekt über den anderen beeinflusst wird, und das können Sie hier ganz gut.

— Kelly S. French

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Andere Antworten erklären, warum Gezeitenkräfte Erde und Mond auseinander bewegen, aber nicht ein Paar schwarzer Löcher. Ich denke jedoch, es muss auch erklärt werden, warum die Phänomene, die zwei Schwarze Löcher spiralförmig nach innen bringen, den Mond nicht zur Erde spiralförmig nach innen bringen.

Tatsächlich strahlt jedes Paar rotierender Massen Gravitationswellen aus. Was den Unterschied ausmacht, ist, dass nur sehr große Massen, die sich sehr nahe beieinander drehen, Gravitationswellen erzeugen, die groß genug sind, um diese Massenbahnen sinnvoll zu beeinflussen.

Laut https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave#Binaries beträgt die Zeit, die ein Massenpaar benötigt, um aufgrund abgestrahlter Gravitationswellen ineinander zu fallen:

t = \frac{5}{256} \frac{c^{5}}{G^{3}} \frac{r^{4}}{(m_{1} m_{2}) (m_{1} + m_{2})}

$t= \frac{5}{256}\, \frac{c^5}{G^3}\, \frac{r^4}{(m_1m_2)(m_1+m_2)}$

Lassen Sie uns die Massen von Erde und Mond und ihren Abstand in diese Gleichung einfügen (alle Daten stammen aus Wikipedia in SI-Einheiten):

> G <- 6.674e-11
> r <- 384e6
> mluna <- 7.342e22
> c <- 299792458
> mterra <- 5.97237e24
> (t <- 5/256*c^5/G^3*r^4/(mterra*mluna)/(mterra+mluna))
[1] 1.304925e+33

Das heißt, wenn der Mond Gravitationswellen ausstrahlt, würde er in 1,3 * 10 ^ 33 Sekunden auf die Erde krachen, was dem 4,13 * 10 ^ 25-fachen oder dem 3 * 10 ^ 15-fachen des gegenwärtigen Zeitalters des Universums entspricht. Mit anderen Worten, die Wirkung der Abstrahlung von Gravitationswellen in der Bewegung von Erde und Mond ist so gering - besonders im Vergleich zu anderen Kräften wie den Gezeiten -, dass wir sie nicht absolut vergessen können.

Nur zum Vergleich: Zwei Neutronensterne mit einer Sonnenmasse, die sich im gleichen Abstand von Erde und Mond umkreisen, fallen in den folgenden Fällen ineinander:

> msol <- 1.9885e30
> (t <- 5/256*c^5/G^3*r^4/(msol*msol)/(msol+msol))
[1] 2.19985e+14

Das sind gerade mal 7 Millionen Jahre, was zeigt, dass sich Massenveränderungen stark auf das Ergebnis auswirken. Wie eingangs erwähnt, lassen Gravitationswellen Paare sterngroßer Objekte nach innen spiralisieren, haben jedoch keine spürbaren Auswirkungen auf einen Satelliten, der einen Planeten umkreist.

— Pere
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Hervorragende Antwort mit reellen Zahlen. Ich wünschte, ich könnte Ihre Antwort annehmen, wenn Sie früher geantwortet hätten!

— Gnubie

@ Gnubie In dieser Meta-FAQ heißt es: "Sie können jederzeit ändern, welche Antwort akzeptiert wird, oder die Antwort einfach ablehnen ." :-)

— Chappo sagt, SE Dudded Monica

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Vielen Dank für Ihre Wertschätzung, aber ich denke, diese Frage besteht tatsächlich aus zwei Fragen. Andere Antworten sind richtig bei der Beantwortung einer von ihnen. Meiner antwortet dem anderen. Daher ist die akzeptierte Antwort nicht falsch. Es ist nur die eine Hälfte der Antwort und meine ist die andere Hälfte.

— Pere