Як гравітація впливає на довжину хвилі світла?


10

Якби, гіпотетично, я та мій ліхтарик із ракетною системою падали прямо до центру чорної діри. Ліхтарик знаходиться на кілька кілометрів позаду мене в наших подорожах до центру чорної діри, але, оскільки він працює на ракетному режимі, йому вдається деякий час підтримувати відстань до мене.

Справа в тому; Відстань між мною та моїм ліхтариком є ​​постійною, поки я його спостерігаю.

Фотони, що надходять від ліхтарика, очевидно, не матимуть ракетного режиму - і на них вплине гравітація чорних дір.

Чи буде світло, яке я бачу від ліхтарика, змістився у бік червоного чи синього кольору, навіть якщо відстань між мною та моїм дорогим ліхтариком зберігається?

Якщо так; змінивши позиції мене та мого ліхтарика, чи змінив би я колір, який я б спостерігав?

Якщо ми вимкнемо ракету на ліхтарику, я припускаю, що вона буде змінена червоним кольором незалежно від того, які були б ближче до сингулярності, і величина червоного зміщення, здавалося б, прискориться?

Відповіді:


3

Часткова відповідь: Чим менший гравітаційний потенціал, тим повільніше годинник, див. Гравітаційний час . Це означає, що поки ваш ліхтарик знаходиться позаду вас на постійній відстані, він здається синьо-зрушеним до вас. При обміні ролей (світло нижче вас на постійній відстані) він здається червоним зміщеним. За неоднорідності гравітаційного поля зсув зростає з часом, при цьому падаючи на постійну відстань.

Це називається зсувом Ейнштейна, який не є тим же ефектом доплера. Ефект допплера викликається швидкістю об’єктів відносно спостерігача.


Щоб уточнити моє розуміння вашої відповіді. На кількість червоного зміщення впливають два фактори; тактова швидкість у спостерігача - більш швидкий тактовий по відношенню до джерела означає перемикання і навпаки, а гравітаційне червоне зміщення. Через крутизну гравітаційного колодязя, що росте експоненційно, я підозрював, що ми побачимо ще більший зсув, ніж те, що пояснюється лише гравітаційним розширенням часу?
frodeborli

Більш швидкий годинник (за рахунок більшого потенціалу) спостерігача відносно джерела означає червону зміну. Величина зсуву залежить від різниці гравітаційного потенціалу. Оскільки ця різниця вища, коли ближче до сингулярності для об'єктів фіксованої відстані, зсув зростає при падінні.
Джеральд

Дякую, Джеральде. І якби і ліхтарик, і спостерігач працювали в один і той же годинник, перебуваючи при цьому на різних відстанях від чорної діри, не було б жодного зрушення в кольорі? (Наприклад, якщо сам ліхтарик був дуже важким)
frodeborli

Якщо ліхтарик буде настільки важким, щоб створити той самий гравітаційний потенціал, що і в місці розташування спостерігача, не відбудеться чисте змінення, і годинники працюватимуть синхронно.
Джеральд

Але на світло також впливає ця тактова частота? Отож, знаходячись поблизу надмасивної чорної діри, такої, як у центрі нашої галактики, все-таки зробило б все світло від джерел подальшим видом червоного кольору? Чи можливо "Великий притягатель" таке джерело?
frodeborli
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.