Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
家 » Frame-Dragging (Lense-Thirring Effect)

Frame-Dragging (Lense-Thirring Effect)

1918
  • Josef Lense
  • Hans Thirring
相対性理論におけるフレームドラッギングを実証する実験室用ジャイロスコープ実験。

(画像はイメージです)

一般相対性理論によれば、質量のある回転物体は時空の構造を一緒に引きずり回すはずであり、これはフレームドラッギングまたはレンズ・ティリング効果として知られる現象である。つまり、回転体の周りを公転するジャイロスコープは、何らかのトルクが加わるからではなく、物体の回転によって時空自体がねじれるために歳差運動を起こすのである。

レンズ・ティリング効果は、回転する質量にアインシュタイン場の方程式を適用した際に生じる微妙な結果である。回転しない質量は時空を静的に歪める(シュワルツシルト計量で記述される)のに対し、回転する質量は時空に「ねじれ」をもたらす。これは、蜂蜜のような粘性流体の中で回転する球体に似ている。球体の近くの流体は、その回転によって引きずられる。フレームドラッギングでは、時空そのものが引きずられる。この効果は非常に弱い。地球の場合、極軌道上のジャイロスコープの歳差運動は、年間わずか約42ミリ秒角と予測されている。

The most definitive confirmation came from the Gravity Probe B (GP-B) satellite mission, launched in 2004. GP-B used four ultra-precise gyroscopes in a polar orbit. After years of data analysis, the science team announced in 2011 that they had measured the frame-dragging effect to within 19% of the value predicted by general relativity. The effect is much more pronounced near rapidly rotating, extremely massive objects like black holes and neutron stars. Frame-dragging plays a crucial role in the astrophysics of these objects, influencing the behavior of accretion disks and potentially providing a mechanism for launching powerful relativistic jets from the poles of active galactic nuclei.

UNESCO Nomenclature: 2211
相対性理論

タイプ

抽象システム

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • Einstein Field Equations
  • マッハの原理(概念的な影響として)
  • 古典力学における角運動量と回転の概念

アプリケーション

  • 重力探査機Bのような衛星を用いて一般相対性理論の基本的な予測を検証する
  • ブラックホールのスピンを測定する
  • 巨大天体の周囲における降着円盤の力学を理解する
  • 地球の重力場の高精度測定を提供する

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • a propulsion system for spacecraft that ‘surfs’ on the dragged spacetime of a rotating body
  • energy extraction from rotating black holes by exploiting the ergosphere created by frame-dragging
  • a navigation system for deep space based on mapping the frame-dragging fields of celestial bodies
  • using frame-dragging to stabilize satellite orbits without propellant
  • a method to measure the internal rotation of stars and planets
  • creating artificial frame-dragging fields in a lab to study spacetime dynamics
  • a communication device that uses modulated spacetime twists
  • a method to alter the angular momentum of asteroids for planetary defense
関連: フレームドラッギング、レンズシリング効果、一般相対性理論、時空、重力プローブb、ジャイロスコープ、 black hole スピン、回転。

歴史的背景

Frame-Dragging (Lense-Thirring Effect)

1915
1915-11
1916
1918
1919-05-29
1920
1920
1913
1915
1916
1917
1918
1920
1920
1921

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。