Poynting-Robertson sürüklemesi

Bir yıldızdan (S) radyasyon ve (a) parçacıkla hareket eden bir gözlemciden görülen bir parçacıktan gelen termal radyasyon ve (b) yıldıza göre dinlenme gözlemcisinden gelen termal radyasyon.

John Henry Poynting ve Howard P. Robertson'ın adını taşıyan Poynting-Robertson sürüklemesi olarak da bilinen Poynting-Robertson etkisi, güneş radyasyonunun bir yıldızın etrafında dönen bir toz tanesine neden olduğu ve yıldız etrafındaki yörüngesine göre açısal momentumu kaybetmesine neden olan bir süreçtir . Bu, tanenin hareketine teğetsel radyasyon basıncı ile ilgilidir.

Bu, bu sürüklenmeden etkilenecek kadar küçük, ancak radyasyon basıncı ile yıldızdan uzaklaşılarak yıldıza yavaş yavaş spirallenebilecek kadar büyük toz neden olur. Güneş Sistemi söz konusu olduğunda, bunun çapı 1 um ila 1 mm arasındaki toz tanelerini etkilediği düşünülür. Büyük sürtünme etkisine uğramadan çok önce başka bir cisim ile daha büyük toz çarpması muhtemeldir.

Poynting başlangıçta, 1905-1915 arasındaki görelilik kuramlarının yerini alan "Parlak eter" teorisine dayanılarak 1903'te etkinin bir açıklaması verdi. 1937'de Robertson etkiyi genel görelilik açısından açıkladı.

Keşfi

Robertson bir toz kaynağından kaynaklanan ışın demetindeki toz hareketini değerlendirdi. A. W. Guess daha sonra problemi küresel bir radyasyon kaynağı olarak gördü ve kaynaktan uzak parçacıklar için sonuçtaki kuvvetler Poynting tarafından sonuçlanan güçlerle uyuştuğunu buldular.

Sürüklemenin kaynağı

Etki, seçilen karşılaştırma çerçevesine bağlı olarak iki şekilde anlaşılabilir.

Bir yıldız etrafında dönen toz tanesi perspektifinden (şeklin (a) panelinde), yıldızın radyasyonu biraz ileri bir yönden (ışık sapması) geliyor gibi görünüyor. Bu nedenle, bu radyasyonun emilmesi, hareket yönüne karşı bir bileşen ile bir güç oluşturur. Sapma açısı son derece azdır çünkü radyasyon ışığın hızında hareket ederken toz tanesi bundan daha yavaş daha büyük bir derece ile hareket eder.

Yıldızın perspektifinden (şeklin (b) sayfası), toz tanesi güneş ışığını tamamen radyal bir yönde emer, böylece tanenin açısal momentumu bundan etkilenmez. Ancak, tahıl (a) çerçevesinde izotropik olan fotonların tekrar emisyonu yıldız (b) çerçevesinde artık izotropik değildir. Bu anizotropik emisyon fotonların toz tanesinden açısal momentumu uzaklaştırmasına neden olur.

Poynting-Robertson sürükleme, toz tanesinin yörüngesel hareketinin aksine etkili bir kuvvet olarak anlaşılabilir ve bu da tanenin açısal momentumunda bir düşüşe neden olur. Toz tanesi böylece yavaş yavaş yıldızın içine spiral yaparken, yörünge hızı sürekli olarak artar.