Signo de drdrdr en geodésicas de Schwarzschild

Hay una ecuación que relaciona la energía mi , momento angular L y otras constantes y variables para encontrar ( d r d τ ) 2 en un avión.

( d r d τ ) 2 = mi 2 metro 2 C 2 ( 1 2 GRAMO METRO C 2 r ) ( C 2 + L 2 metro 2 r 2 )
Entonces, d r d τ es:
d r d τ = ± mi 2 metro 2 C 2 ( 1 2 GRAMO METRO C 2 r ) ( C 2 + L 2 metro 2 r 2 )
Entonces, ¿qué signo debo usar? ¿Hay algún método para encontrar qué signo se va a utilizar? Tal vez, si | d ϕ | va en aumento, por lo que r es decreciente y luego d r es negativo, y viceversa. Pero no sé hasta qué punto esto es cierto, especialmente cerca del horizonte de eventos.

No creo que haya una respuesta global. Es como preguntar, para el oscilador armónico, ¿cuál es el signo de d X d t , si ( d X d t ) 2 = 2 metro ( mi 1 2 metro ω 2 X 2 ) . Depende únicamente de las condiciones iniciales.
¿Cómo depende de las condiciones iniciales? Si los conozco, es posible responder a la pregunta, ¿no es así?
Si conoce la posición inicial y la velocidad inicial (vector) (compatible con mi y L ), y debido a que conoce la ecuación del movimiento, debería poder responder la pregunta. Puede considerar (si es necesario) diferentes "fases" del movimiento cuyo comienzo/final corresponde d r d t = 0 (así que tienes un cambio de signo de una "fase" a la otra).

Respuestas (1)

Para determinar una geodésica hay que fijar su punto inicial y su vector tangente inicial todo en t = 0 . Siempre podemos suponer θ 0 = π / 2 , mientras ϕ 0 , y r 0 son arbitrarios. Seguramente d θ / d t | 0 = 0 , d t / d t | 0 = 1 , mientras d ϕ / d t | 0 = ϕ ˙ 0 y d r / d t | 0 = r ˙ 0 son arbitrarios.

Con estos valores se determinan los valores de L 2 y mi 2 que, al ser constantes, pueden determinarse con datos a t = 0 . Entonces mi 2 y L 2 son conocidos. Por lo tanto, hasta la señal, el lado derecho de

d r d τ = ± mi 2 metro 2 C 2 ( 1 2 GRAMO METRO C 2 r ) ( C 2 + L 2 metro 2 r 2 ) ( 1 )

ya se sabe una vez fijadas las condiciones iniciales. A menos que r ˙ 0 = 0 , ese número tiene un signo. Este es el signo que hay que elegir en (1), ya que, por continuidad (y las funciones consideradas son C 2 al menos) el signo no cambia alrededor t = 0 .

si asumes r ˙ 0 = 0 , el signo está determinado por las otras condiciones iniciales con un análisis más cuidadoso.

¿La fórmula dice que una partícula no puede cambiar su dirección de afuera hacia adentro (con respecto a un agujero negro) o viceversa? deberia ser | d r d t | ? ¿Qué pasa, por ejemplo, con órbitas estables alrededor de agujeros negros?