¿Las ondas gravitacionales imparten impulso lineal a los objetos? (por ejemplo, Quasar 3C 186)

El impulso otorgado por una onda gravitacional (GW) que pasa sobre un objeto siempre será insignificante ( puede haber situaciones en las que la deposición de energía no sea insignificante... pero rara vez y francamente improbable). La clave está en el impulso que se lleva la emisión anisotrópica de GW del propio objeto.

Puede pensar en esto en términos de que la energía emitida en GW puede ser bastante efectiva, por ejemplo, el evento GW151226 liberó alrededor del 5% de la masa total en reposo del sistema como energía GW (eso es grande). Al mismo tiempo, el acoplamiento de los GW al material que atraviesan es extremadamente pequeño (la constante de acoplamiento es$G/c^2 \approx 10^{-28}$; muy pequeño) .

Emisión de impulsos
La forma en que estos BH posteriores a la fusión ( nota: funciona tanto para fusiones de agujeros negros supermasivos como de masa estelar ) reciben sus "impulsos" mediante la emisión de GW (que transportan energía e impulso) anisotrópicamente, es decir, preferentemente en una dirección determinada. . La forma más sencilla de considerar que esto sucede es a partir de un sistema de relación de masa desigual, donde un BH es más masivo que el otro. En un sistema de masa desigual, cada objeto en el binario tiene una velocidad diferente (con el de menor masa orbitando más rápido). GW exhibe una transmisión relativista ( solo leí este artículo , pero también podría ser interesante) en el que la emisión aumenta a lo largo de la dirección del movimiento como resultado del efecto Doppler (relativista). Esto significa que el GW del objeto más pequeño se emitirá más que el objeto más grande. La última pieza importante a considerar es que justo antes de la coalescencia, la órbita se está reduciendo rápidamente y la luminosidad de GW aumenta muy rápidamente. Por lo tanto, en la fracción de una órbita antes de que se fusionen, el objeto más pequeño emite el GW más fuerte, proyectado a lo largo de su dirección de movimiento, transportando impulso, lo que acelera el sistema en la dirección opuesta, dándole finalmente una 'patada'.

Patadas giratorias
En realidad, las patadas más fuertes no provienen de proporciones de masa desiguales, sino de giros desalineados (hay muchos artículos sobre esto, pero me vienen a la mente 1 , 2 , 3 ). Este es un efecto más complicado de entender conceptualmente ( y no estoy seguro de cuánto lo entiendo conceptualmente ), pero la idea básica es que tienes dos objetos densos girando lo suficientemente rápido como para que el giro contenga una fracción significativa de su energía de masa. , y giran en direcciones casi opuestas antes de fusionarse. El espacio-tiempo local de cada BH también está girando rápidamente.. Después de la fusión, el nuevo (único) BH debe tener un solo giro. La transición de los dos (giros desalineados) a uno solo, junto con el espacio-tiempo local, termina siendo un proceso violento que puede impulsar el remanente de BH a velocidades relativistas. ( ¿Quizás esto es como arrojar un palo a los rayos de una rueca? ).