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極端質量比旋近

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極端質量比旋近(英語:ExtremeMassRatioInspiral ,EMRI)是緻密天的體向超大質量黑空旋進而組成的天體系統,是一類低頻引力的波源。現此時的對河溪系佮周圍的河外星系的研究表明佇咧絕大多數星系的中心攏有大質量或者是超大質量烏空的存在,當有細質量的幼路密星體咧運動過程當中真拄好接近星系中心的超大質量烏空的時伊有可能予烏空的引力場抹著,結果就是緻密星體佇咧新的軌道頂懸箍牢咧烏空運動。理論上這種運動會釋放出引力波,造成系統動能沓沓仔損失,這就致使星體的軌道以相當勻勻仔的速率漸漸收縮,最終會予星體墜入烏空當中。EMRI 佇咧物理學佮天文學上攏有真重要的研究意義,因為伊會當予人抽象做一个質點的引力場對克爾度規的微擾模型,這是一个相當媠的驗證廣義相對論的實驗場所,同時伊嘛予人認為是雷射干涉空間天線(LISA)所能探測的上重要的引力波源之一。

EMRI 的組成

EMRI 中心的大質量或者是超大質量烏空的質量範圍佇一百空五到一千空一十倍日頭質量之間,圍牢咧伊公轉的幼路密星體會當是白矮星(大約零被八倍太陽質量)、 中子星(大約一爿四倍太陽質量)、 恆星質量烏空(約十倍太陽質量)佮中等質量烏空(約一百倍的太陽質量), 而主序星佮巨星因為結構無夠緻密,一般認為講佇咧接近中心烏空的時陣烏空的海潮力會對恆星表面物質產生吸積,對強欲激發出類星體的現象。理論上,EMRI 中心的大質量星體嘛會當是玻色星體(boson star), 這陣輻射的引力波形可能會和超大質量烏空的情形下跤的波形有所區別。

形成機制

EMRI 一般形成佇星系中心超大質量烏空對附近運動的緻密星體的大角度散射,遮的星體有夠接近烏洞的時陣有可能會予其引力場束縛咧,對而且形成踅烏洞運動的懸度偏心軌道。這嘛是一種類似雙星系統的旋近態(inspiral), 伴隨軌道運動的引力輻射予系統的動能佮角動量沓沓仔減少,因為軌道漸漸收縮,引力輻射的頻率沓沓仔衝懸,這是非常雙星系統旋最近發出的交含(chirp)信號。因為 EMRI 的兩粒恆星質量差一抑是懸,系統的交含真重量也較細,造成 EMRI 的旋近比一般的雙星閣較慢。就觀測的角度來講,這意味對 LISA 會當用長達數年的時間觀測著仝一種波形。猶毋過,理論表明做幼路密星體運動著軌道的遠星點(periastron)時星體閣會發出突發的引力輻射。佇咧上早的真濟个軌道周期內遮的佇遠星點的突發輻射佇時間隔上相距上足遠的,所以會當認為是完全無相關的信號,這意味著這種突發信號無法度予人探測著。

構造 EMRI 的波形

EMRI 的探測佮發生率

參考文獻