Light deflection in the post-linear gravitational field of bounded point-like masses

Brügmann, Michael Heinrich GND

Diese Arbeit behandelt die Lichtablenkung im post-linearen Gravitationsfeld eines Systems zweier gebundenen Punktmassen. Es wird angenommen, dass sowohl die Lichtquelle als auch der Beobachter im Unendlichen in einem asymptotisch flachen Raum lokalisiert sind. Die Gleichungen der Lichtausbreitung werden bis zur Ordnung $G^2/c^4$ explizit integriert. In der Arbeit wird gezeigt, dass der in dieser Arbeit berechnete Ausdruck für die Lichtablenkung mit dem Ergebnis von Kopeikin und Schäfer bis zu deren berechneter Ordnung übereinstimmt. Der Ausdruck für die Lichtablenkung nimmt insbesondere dann eine einfache Form an, wenn sich der ungestörte Lichtstrahl senkrecht zur Bahnebene eines Binärsystems, dessen Komponenten gleiche Masse haben, ausbreitet. Die Anwendung der berechneten Formeln für die Lichtablenkung auf den Doppelpulsar PSR J0737-3039 unter Annahme eines Stoßparameters der fünf Mal größer als der Abstand der Komponenten des Binärsystems ist, zeigt, dass die Korrekturen zu einem Epstein-Shapiro Lichtablenkungswinkel von $10^{-6}$ arcsec zwischen $10^{-7}$ und $10^{-8}$ arcsec liegen. Die Korrekturen, die durch die Eigendrehimpulse der Komponenten von PSR J0737-3039 verursacht werden, liegen zwischen $10^{-8}$ und $10^{-9}$ arcsec. -

In this thesis, the light deflection in the post-linear gravitational field of two bounded point-like masses is treated. Both the light source and the observer are assumed to be located at infinity in an asymptotically flat space. The equations of light propagation are explicitly integrated to the second order in $G/c^2$. It is shown that the expression obtained in this thesis for the angle of light deflection is fully equivalent to the expression obtained by Kopeikin and Schäfer up to the order given there. The deflection angle takes a particularly simple form for a light ray originally propagating orthogonal to the orbital plane of a binary with equal masses. Application of the formulae for the deflection angle to the double pulsar PSR J0737-3039 for an impact parameter five times greater than the relative separation distance of the binary's components shows that the corrections to the Epstein-Shapiro light deflection angle of about $10^{-6}$ arcsec lie between $10^{-7}$ and $10^{-8}$ arcsec. The corrections coming from the spins of the components of PSR J0737-3039 lie between $10^{-8}$ and $10^{-9}$ arcsec.

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Brügmann, Michael Heinrich: Light deflection in the post-linear gravitational field of bounded point-like masses. 2006.

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