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Frame-Dragging (Lense-Thirring Effect)

1918
  • Josef Lense
  • Hans Thirring
相対性理論におけるフレーム・ドラッグを実証する実験室での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。

最も決定的な証拠は、2004年に打ち上げられた重力探査機B(GP-B)衛星ミッションから得られた。GP-Bは極軌道上に4つの超高精度ジャイロスコープを搭載した。長年のデータ解析を経て、研究チームは2011年に、フレームドラッギング効果を一般相対性理論の予測値の19%以内の精度で測定したと発表した。この効果は、ブラックホールや中性子星のような高速回転する極めて質量の大きな天体の近くでより顕著になる。フレームドラッギングはこれらの天体の天体物理学において重要な役割を果たし、降着円盤の挙動に影響を与え、活動銀河核の極から強力な相対論的ジェットを噴出させるメカニズムを提供する可能性もある。

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

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Related to: frame-dragging, lense-thirring effect, general relativity, spacetime, gravity probe b, gyroscope, black hole spin, rotation.

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。)

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