Bagaimana gravitasi mempengaruhi panjang gelombang cahaya?

10

Jika, secara hipotetis, saya dan senter bertenaga roket saya jatuh langsung ke tengah lubang hitam. Senter berada beberapa kilometer di belakang saya dalam perjalanan kami menuju pusat lubang hitam, tetapi karena bertenaga roket, ia berhasil menjaga jarak yang tepat untuk saya untuk sementara waktu.

Intinya adalah; Jarak antara saya dan senter saya konstan selama saya mengamatinya.

Foton yang berasal dari senter jelas tidak akan bertenaga roket - dan mereka akan terpengaruh oleh gravitasi lubang hitam.

Akankah cahaya yang saya lihat dari senter dialihkan ke merah atau biru, meskipun jarak antara saya dan senter sayangku dipertahankan?

Jika begitu; mengganti posisi saya dan senter saya, apakah itu akan mengubah warna yang saya amati?

Jika kita mematikan roket pada lampu senter, saya menganggap itu akan di-redshift terlepas dari mana yang lebih dekat dengan singularitas, dan besarnya redshift akan muncul untuk mempercepat?

gravity redshift frodeborli
sumber

Jawaban:

3

Jawaban parsial: Semakin rendah potensi gravitasi, semakin lambat jam, lihat Pelebaran waktu gravitasi . Ini berarti, selama senter Anda berada di belakang Anda dalam jarak yang konstan, ia tampak bergeser biru kepada Anda. Dengan peran dipertukarkan (cahaya di bawah Anda dalam jarak konstan) tampak bergeser merah. Dengan heterogenitas medan gravitasi, pergeseran tumbuh seiring waktu, sementara jatuh dalam jarak konstan.

Ini disebut pergeseran Einstein, yang tidak sama dengan efek doppler. Efek doppler disebabkan oleh kecepatan benda relatif terhadap pengamat.

Gerald
sumber
Untuk memperjelas pemahaman saya atas jawaban Anda. Ada dua faktor yang mempengaruhi jumlah pergeseran merah; kecepatan jam pada pengamat - jam lebih cepat relatif terhadap sumber berarti pergeseran biru dan sebaliknya, dan pergeseran merah gravitasi. Karena kecuraman gravitasi yang tumbuh secara eksponensial, saya curiga kita akan melihat lebih banyak pergeseran daripada apa yang diperhitungkan oleh pelebaran waktu gravitasi saja?
frodeborli
Jam yang lebih cepat (karena potensi yang lebih tinggi) dari pengamat relatif terhadap sumber berarti pergeseran merah. Jumlah pergeseran tergantung dari perbedaan potensi gravitasi. Karena perbedaan ini lebih tinggi ketika lebih dekat ke singularitas untuk objek jarak tetap pergeseran tumbuh saat jatuh.
Gerald
Gerald terima kasih. Dan jika senter dan pengamat bekerja pada jam yang sama, sementara masih di berbagai jarak dari lubang hitam, tidak akan ada perubahan warna? (Misalnya jika senter itu sendiri sangat berat)
frodeborli
Jika senter persis seberat itu untuk menghasilkan potensi gravitasi yang sama seperti di lokasi pengamat, tidak akan ada pergantian jaring, dan jam akan berjalan secara sinkron.
Gerald
Tapi cahaya itu sendiri juga dipengaruhi oleh laju jam itu? Jadi berada di dekat lubang hitam supermasif, seperti yang ada di pusat galaksi kita, akan membuat semua cahaya dari sumber yang jauh terlihat redshifted? Apakah "Penarik Hebat" mungkin sumber seperti itu?
frodeborli