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轨道运动作为后牛顿潮汐效应的梯度仪

广义相对论与量子宇宙学 2014-08-15 v3 地球与行星天体物理 空间物理

摘要

研究了由外部大质量源引起的后牛顿潮汐加速度导致的局部引力束缚双星系统 SS 轨道动力学中发生的直接长期变化。考虑了一类系统,其中测试粒子 mm 以轨道频率 nbn_{\rm b} 快速绕质量为 MM 的天体运行,而该天体又以轨道频率 nbnbn_{\rm b}^{'}\ll n_{\rm b} 缓慢绕远处质量为 MM^{'} 的物体运行。假设 mmMM 本身的非开普勒轨道变化的特征频率相对于 nbn_{\rm b}nbn_{\rm b}^{'} 均可忽略不计。得到了 mm resulting 的牛顿和后牛顿潮汐轨道位移的一般表达式。考虑到未来前往水星和木卫三的 BepiColombo 和 JUICE 任务,探讨了可能的探测前景。最大的效应约为每年 0.10.50.1-0.5 毫角秒(mas yr1^{-1}),出现在 JUICE 任务的木卫三轨道器上。尽管未来航天器跟踪和轨道测定的改进或许能达到所需的灵敏度,但来自其他已知的牛顿和后牛顿起源轨道摄动的系统偏差将是压倒性的。此外,还考虑了在地球轨道航天器上搭载专用人工微型行星系统的设想。虽可获得高达 1102\approx 1-10^2 mas yr1^{-1} 的后牛顿潮汐进动,但由于目前地球质量与牛顿引力参数乘积存在百分比级别的不确定性,大得多的牛顿潮汐效应将成为系统偏差的主要来源。

关键词

引用

@article{arxiv.1406.2451,
  title  = {Orbital motions as gradiometers for post-Newtonian tidal effects},
  author = {Lorenzo Iorio},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1406.2451},
  year   = {2014}
}

备注

LaTex2e, 20 pages, no figures, 3 tables. Accepted for publication in Frontiers in Astronomy and Space Sciences - Cosmology