Wie beeinflusst die Schwerkraft die Wellenlänge des Lichts?

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Wenn ich und meine raketengetriebene Taschenlampe hypothetisch direkt in die Mitte eines Schwarzen Lochs fallen würden. Die Taschenlampe ist ein paar Kilometer hinter mir auf unseren Reisen in Richtung der Mitte des Schwarzen Lochs, aber da sie mit Raketen betrieben wird, schafft sie es, für eine Weile den genauen Abstand zu mir einzuhalten.

Der Punkt ist; Der Abstand zwischen mir und meiner Taschenlampe ist konstant, solange ich ihn beobachte.

Die von der Taschenlampe kommenden Photonen wären offensichtlich nicht raketengetrieben - und sie würden von der Gravitation der Schwarzen Löcher beeinflusst.

Würde das Licht, das ich von der Taschenlampe sehe, in Richtung Rot oder Blau verschoben werden, obwohl der Abstand zwischen mir und meiner lieben Taschenlampe beibehalten wird?

Wenn ja; Würde das Ändern der Position von mir und meiner Taschenlampe die Farbe ändern, die ich beobachten würde?

Wenn wir die Rakete an der Taschenlampe ausschalten, würde sie vermutlich rot verschoben, unabhängig davon, welche näher an der Singularität liegt, und die Größe der Rotverschiebung scheint sich zu beschleunigen?

gravity redshift frodeborli
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Antworten:

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Eine teilweise Antwort: Je niedriger das Gravitationspotential, desto langsamer die Uhren, siehe Gravitationszeitdilatation . Das heißt, solange sich Ihre Taschenlampe in konstanter Entfernung hinter Ihnen befindet, erscheint sie Ihnen blau verschoben. Wenn die Rollen ausgetauscht werden (Licht unter Ihnen in konstanter Entfernung), erscheint es rot verschoben. Durch die Heterogenität des Gravitationsfeldes wächst die Verschiebung mit der Zeit, während sie in konstanter Entfernung abfällt.

Dies wird als Einstein-Verschiebung bezeichnet, die nicht mit dem Doppler-Effekt identisch ist. Der Doppler-Effekt wird durch eine Objektgeschwindigkeit relativ zum Beobachter verursacht.

Gerald
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Um mein Verständnis Ihrer Antwort zu verdeutlichen. Es gibt zwei Faktoren, die das Ausmaß der Rotverschiebung beeinflussen. die Taktrate beim Beobachter - eine schnellere Uhr relativ zur Quelle bedeutet Blauverschiebung und umgekehrt und die Rotverschiebung der Gravitation. Aufgrund der Steilheit der Gravitation, die exponentiell wächst, vermutete ich, dass wir noch mehr Verschiebungen sehen würden, als was allein durch die Gravitationszeitdilatation erklärt wird.
frodeborli
Ein schnellerer Takt (aufgrund des höheren Potentials) des Beobachters relativ zur Quelle bedeutet Rotverschiebung. Das Ausmaß der Verschiebung hängt von der Differenz des Gravitationspotentials ab. Da dieser Unterschied größer ist, wenn er näher an der Singularität für Objekte mit festem Abstand liegt, wächst die Verschiebung beim Fallen.
Gerald
Danke Gerald. Und wenn sowohl die Taschenlampe als auch der Beobachter zur gleichen Uhr laufen würden, während sie sich noch in unterschiedlichen Abständen vom Schwarzen Loch befinden, würde es keine Farbverschiebung geben? (Zum Beispiel, wenn die Taschenlampe selbst sehr schwer war)
frodeborli
Wenn die Taschenlampe genau so schwer ist, um das gleiche Gravitationspotential wie am Ort des Beobachters zu erzeugen, würde es keine Netzverschiebung geben, und die Uhren würden synchron laufen.
Gerald
Aber auch das Licht selbst ist von dieser Taktrate betroffen? Wenn Sie sich also in der Nähe eines supermassiven Schwarzen Lochs befinden, wie dem im Zentrum unserer Galaxie, würde alles Licht von weiter entfernten Quellen rotverschoben aussehen? Ist "The Great Attractor" möglicherweise eine solche Quelle?
Frodeborli