Dünya ve ay neden birbirinden uzaklaşıyor ancak ikili karadelikler yaklaşıyor?

Kabul edilen cevaba göre Ay, Dünya'dan uzaklaşıp Güneş'e daha yakın mı? Neden? , ay Dünya'dan uzaklaşıyor, çünkü gelgit kuvvetleri ve sürtünme enerjinin kaybolmasına neden oluyor.

Ancak, LIGO'nun web sitesine göre ,

İki kütle birbirinin etrafında döndükçe yörünge mesafeleri azalır

çünkü insülin çekimsel dalgaları yayan enerji kaybederler .

Cesetler neden Dünya-ay kasasında birbirinden uzaklaşıyor, ancak kara delik kasasında birbirine daha yakın?

Eğer her iki karşıt olgu da mevcutsa, ancak iki durumda farklı bir olay daha güçlü ise, bir sistemin kaderini ne belirler?

Gelgitler, ayı Dünya'dan nasıl uzaklaştırır:

Ay dünyayı yörüngede toplar ve Dünya'nın aya en yakın tarafı ile aydan uzak tarafı arasında yerçekimi kuvvetinde bir fark vardır.

Kuvvetteki bu fark, Dünya'yı uzun ekseni aya doğru bakacak şekilde oval bir şekle sokma eğilimindedir.

Ancak Dünya da dönüyor ve bu dönme ovalin eksenini ileriye taşıyor, bu yüzden oval aya doğru değil, biraz ileride. Yani Dünya'da bir yumru var ve sürekli olarak ayın biraz önünde. Bu yumru kütleye sahiptir ve ayı ona doğru çeker, böylece ay ileriye doğru çekilir. Ay, Dünya'yı geri çekiyor. Böylece Dünya'nın dönüşü yavaşlar, ancak ay enerji kazanır ve Dünya'dan biraz daha uzaklaşır.

Ay, aynı tarafın her zaman Dünya'ya baktığı ölçüde yavaşladı ve bu şekilde kilitli kalacaktır.

Kütleçekim dalgaları ise ikili sistemden bir enerji yayılımı anlamına gelir ve enerji kayboldukça karadelikler içeriye sarılır.

Kara deliklerde gelgit yoktur, çünkü oval bir şekle çekilecek hiçbir şey yoktur. Olay ufku katı bir yüzey değildir. Bir kara deliğin kütlesi tamamen tekillikte yoğunlaşır, bir yumruya deforme olacak hiçbir yapı yoktur.

Gecikmiş bir cevap, ancak mevcut cevapların hiçbiri bunu doğru bir şekilde açıklamıyor.

Uygun açıklama basittir. Newton mekaniğinde, gelgit etkileri, geriye doğru yörüngelerdeki tüm nesneleri ve ilerleyen yörüngelerdeki nesneleri, jeosenkronize yarıçap spiralinin içe eşdeğerinin altında yapar. Sadece yörüngede dönen nesneler dışa doğru jeosenkron yarıçap spiral eşdeğerinin üzerinde ilerler. Ayımız yaklaşık 385000 km'de, 42164 km'lik jeosenkron yarıçapının çok üstünde yörüngede. Phobos, Mars'ı, 20400 km areosenkron yarıçapının çok altında, yarı ana ekseni 9377 km ile yörüngede. Ayımız Dünya'dan dışarıya doğru dönerken, Phobos Mars'a doğru ilerliyor.

Karşılıklı gelgit kilitli nesneler Newton mekaniğinde ne içe ne de dışa doğru spiral. Genel görelilik, bu dinamiği biraz değiştirerek karşılıklı gelgit kilitli nesneleri içe doğru spiral yapar.

Wikipedia'ya göre, Ay'ın Dünya'dan resesyon oranı, gelgit kuvvetleri nedeniyle yılda 38.04 mm olarak verilmiştir. Bunun nasıl oluştuğuna dair iyi bir açıklama (şemalarla birlikte) burada bulunabilir .

Yerçekimi radyasyonuna bağlı yörünge bozulma hızı ile belirlenebilir.

Bu, yılda yaklaşık 2 nm veya 7 büyüklükte daha küçüktür. Bu nedenle, evet, hem gelgit durgunluğu hem de yerçekimi dalgaları aracılığıyla yörünge çürümesinin olması beklenir, ancak gelgit durgunluğu çok daha büyük bir etkidir.

Diğer cevaplar, gelgit kuvvetlerinin neden Dünya'yı ve Ay'ı birbirinden ayırdıklarını açıklamakta doğru, ancak bir çift kara deliği birbirinden ayırmıyorlar. Bununla birlikte, bence iki kara deliği içe doğru sarmal yapan fenomenlerin neden Ay spiralini Dünya'ya içe çevirmediğini açıklamak gerekir.

Aslında, her dönen kütle çifti yerçekimi dalgalarını yayar. Farkı yaratan şey, sadece birbirine çok yakın dönen çok büyük kütlelerin, bu kütlelerin yörüngelerini anlamlı şekilde etkileyecek kadar büyük kütleçekim dalgaları üretmesidir.

Https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave#Binaryere göre, yayılan kütleçekim dalgaları nedeniyle bir çift kütlenin birbirine düşmesi için geçen süre:

Dünya ve Ay'ın kütlelerini ve mesafesini bu denkleme bağlayalım (tüm veriler SI birimlerinde Wikipedia'dan alınmıştır):

> 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

Yani, yalnız bırakıldığında, yerçekimi dalgalarının yayılması Ay'ın Dünya'ya 1.3 * 10 ^ 33 saniyede, yani evrenin şu anki yaşının 4.13 * 10 ^ 25 yıl veya 3 * 10 ^ 15 katına çarpmasını sağlayacaktır. Başka bir deyişle, Dünya ve Ay'ın hareketinde yerçekimi dalgalarının yayılmasının etkisi - özellikle gelgit gibi diğer güçlerle karşılaştırıldığında - bunu unutamayacağımız kadar küçüktür.

Sadece karşılaştırma için, Dünya ile Ay'ın birbirinden aynı mesafede yörüngede dönen iki güneş kütlesi nötron yıldızı birbirinin içine düşerdi:

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

Bu sadece yaklaşık 7 milyon yıl, değişen kitlelerin sonuç üzerinde büyük etkisi olduğunu gösteriyor. Başlangıçta belirtildiği gibi, yerçekimi dalgaları içe doğru sarmal olmak için yıldız boyutlu nesnelerin çiftlerini yaparlar, ancak bir gezegenin yörüngesindeki bir uydu üzerinde fark edilir etkileri yoktur.