Kecepatan cahaya dalam lubang hitam

Jika saya memiliki sumber pemancar foton terarah dan menempatkannya di dalam lubang hitam yang menunjuk ke atas dan ke luar menuju alam semesta yang terlihat, saya menganggap foton yang bergerak dengan kecepatan cahaya akan melambat dan membalikkan arah kembali ke pusat.

Jadi jika saya mengambil sumber yang sama dan meletakkannya di luar lubang hitam yang menunjuk ke dalam ke arah pusat lubang hitam, dapatkah saya berasumsi bahwa foton yang dipancarkan akan melakukan perjalanan ke pusat lebih cepat daripada kecepatan cahaya yang sudah berjalan di?

black-hole photons tnt-rox
sumber

Saya memilih Anda karena saya suka gambarnya, tetapi cahaya tidak berlaku seperti itu. Cahaya bergerak dalam garis lurus, hanya melengkung ketika ruang melengkung yang, secara signifikan, di dalam horizon peristiwa lubang hitam. Semua jalur cahaya yang mungkin dari kurva sumber Anda menuju singularitas, tidak ada naik, melambat atau mundur, hanya ada semua titik arah di singularitas. Yang mengatakan, saya lebih suka tidak membuat jawaban ini karena saya masih menemukan diagram ruang-waktu membingungkan.

userLTK

Peringatan kecil: Semua jawaban di sini bergantung pada asumsi bahwa pemahaman kita tentang lubang hitam (yaitu relativitas umum, bersama dengan model lubang hitam kita, terutama Schwarzschild dan Kerr), terus menggambarkan bagian dalam cakrawala peristiwa dengan akurasi yang sama itu menggambarkan bagian luar. Kami tidak memiliki alasan untuk mempercayai hal lain, tetapi dengan asumsi model-model ini memang (hampir) kebenaran, kita tidak pernah tahu jawabannya.

Arthur

Saya mendapat kesan bahwa konsep "naik" dan "keluar" tidak masuk akal dalam konteks di dalam cakrawala peristiwa lubang hitam.

emory

Dari pemahaman saya yang terbatas, konsep-konsep seperti "kecepatan" dan "arah" tidak benar-benar masuk akal di dalam lubang hitam.

user253751

@ Fandango68 Kami tidak. Saat Anda melihat "bulat lubang hitam yang tidak berputar", bayangkan "lubang hitam di mana horizon peristiwa adalah permukaan bola". Itu tidak banyak bicara tentang struktur internal lubang hitam, yang biasanya dicitrakan sebagai semacam "corong" (mengambil bentuk-bentuk gila dengan rotasi dan elektromagnetisme) dari ruang-waktu yang sangat terdistorsi yang mungkin atau mungkin tidak " berakhir "dalam singularitas (yang tidak bisa dijelaskan oleh relativitas umum). Dan mengapa cakrawala acara bulat? Lebih mudah dalam matematika. Kami juga memiliki model untuk memutar dan mengisi lubang hitam, yang tidak berbentuk bola.

Luaan

Jawaban:

Itu tidak berfungsi seperti itu. Seorang pengamat di sumber cahaya (dan memang ada pengamat di tempat lain) akan selalu melihat perjalanan cahaya (dalam ruang hampa) dengan kecepatan cahaya secara lokal.

Ada juga masalah besar dengan eksperimen pikiran Anda. Tidak mungkin bagi Anda untuk memiliki sumber cahaya stasioner dalam horizon peristiwa lubang hitam. Itu, dan segala sesuatu di sekitarnya, harus bergerak ke dalam. Ini sama tak terhindarkan dan tak terhindarkan seperti berlalunya waktu bagi pengamat di luar cakrawala peristiwa.

Menurut pendapat saya, cara berpikir "visual" terbaik tentang situasi di dalam cakrawala acara adalah membayangkan foton cahaya Anda seperti salmon yang mencoba berenang di hulu, sementara Anda berada di atas kapal yang mengalir bersama arus dan melepaskan salmon ke dalam air . Anda akan selalu melihat salmon berenang dengan kecepatan tinggi sehubungan dengan kapal Anda. Sayangnya jika arus mengalir cukup cepat maka salmon tidak akan mengalami kemajuan dan Anda berdua akan tersapu oleh air terjun (singularitas) sedikit lebih jauh ke hilir.

Demikian juga, akal sehat Anda gagal dengan situasi menembakkan cahaya ke arah lubang hitam. Cahaya selalu diukur memiliki kecepatan secara lokal . Menindaklanjuti dengan konsekuensi dari prinsip ini yang mengarah pada semua perilaku aneh yang ditunjukkan oleh lubang hitam. $c$

Rob Jeffries
sumber

@ tnt-rox Tidak ada yang namanya pengamat statis (kadang-kadang disebut pengamat shell) di dalam cakrawala peristiwa.

Rob Jeffries

c

$c$

Jangan coba ini di rumah.

Strawberry

Saya ingat Leonard Susskind menggunakan "ikan berenang di hulu" yang sama dalam kuliahnya. Itu menangkap esensi dengan baik.

TT.

@EricDuminil Saya mendapat kesan bahwa cahaya TIDAK selalu berjalan di c, tetapi dalam non-vakum ia memantulkan partikel, menyebabkannya mengambil jalan yang lebih panjang dan membuatnya TAMPAK lebih lambat.

Feathercrown

Anda tidak dapat melebihi kecepatan cahaya "lokal". Tapi Anda bisa-lihat- bayangkan ^* jarak meningkat lebih cepat daripada kecepatan cahaya .

Jika dengan perjalanan yang Anda maksudkan "bergerak dibandingkan dengan waktu ruang lokal", maka cahaya tidak dapat bergerak lebih cepat dari kecepatan cahaya. Dalam contoh Anda, jarak meningkat lebih cepat daripada kecepatan cahaya, karena ruangwaktu diseret di dalam lubang hitam oleh gravitasinya.

_{* Anda sebenarnya tidak dapat "melihatnya", karena Anda akan memerlukan beberapa informasi untuk ditransfer entah bagaimana untuk melakukan hal yang sama! Ini tidak mungkin, karena sialan ini c keterbatasan.}

J. Chomel
sumber

@ j-chomel jawaban Anda brilian, saya terutama suka "jarak meningkat lebih cepat daripada kecepatan cahaya" sekarang saya mulai memahami konsep ini.

tnt-rox

@ tnt-rox, saya punya pertanyaan serupa beberapa waktu lalu, dan belajar banyak dari jawaban yang saya dapatkan: astronomy.stackexchange.com/questions/19909/… .

J. Chomel

Inilah sebabnya mengapa diameter alam semesta yang terlihat (93 miliar tahun cahaya) dapat lebih besar dari jumlah tahun sejak penciptaannya (13,8 miliar tahun).

vsz

Kecepatan cahaya akan tetap konstan. Meskipun cara itu dirasakan di dekat lubang hitam berubah dengan di mana dan bagaimana itu dirasakan, itu akan tetap konstan. Kecepatan cahaya tidak bertambah atau berkurang hanya karena dekat lubang hitam.

DarkMatter
sumber