Mir wurde heute folgende Frage gestellt:
Angenommen, Sie beobachten aus der Ferne einen kugelsymmetrischen Stern mit Masse . Sein Radius Ist viel größer als sein Schwarzschild-Radius. Aufgrund der gravitativen Lichtbeugung sieht man nicht nur die Vorderseite des Sterns, sondern auch einen Teil seiner Rückseite? Wie sieht es aus und wie viel von der Rückseite ist zu sehen?
Ich habe keine Ahnung, wie man in dieser Frage die Rückseite des Sterns sehen kann. Wenn ich die Rückseite sehen kann, dann muss etwas Licht von der Rückseite zu mir ausstrahlen. Aber das verwirrt mich. Irgendein Vorschlag?
Aufgrund der Gravitationsbrechung des Lichts ist ein Teil des Lichts, das zur Rückseite des Sterns emittiert wird, von vorne sichtbar. Für einen großen Stern ist dies ein sehr kleiner Effekt, aber da nähert man sich dem Schwarzschild-Radius, wird immer mehr von der Rückseite sichtbar.
Dieser Effekt ist von praktischer Bedeutung, wenn es um das Studium der geht -Strahlenpulsprofile eines rotierenden Neutronensterns. Zeitvariabilität der Es wird angenommen, dass das Strahlensignal auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass der Stern einen heißen Fleck hat, der sich um den Stern dreht. Aufgrund der Gravitationsbiegung können wir den Hot Spot mehr als die Hälfte der Zeit sehen (sogar am Äquator). Nun gibt es ein Experiment (die Nicer-Mission https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/nicer/ ), das versucht, diesen Effekt zu nutzen, um den Radius eines Neutronensterns zu messen.
Der sichtbare Anteil der Rückseite lässt sich anhand der Form der Nullgeodäten in der Schwarzschild-Geometrie berechnen. Einfache Annäherungen werden beispielsweise von Beloborodov https://arxiv.org/abs/astro-ph/0201117 diskutiert .
Wenn der Radius des Sterns viel größer als der Schwarzschild-Radius ist, ist die gravitative Krümmung äußerst vernachlässigbar. Auch der Teil der Rückseite des Sterns, der theoretisch durch die Krümmung für einen weit entfernten Beobachter sichtbar wäre, ist äußerst vernachlässigbar.
Wenn der Raum, der das beobachtbare Universum umgibt, nicht mit Materie gefüllt wäre (was ein Universum wäre, das sehr schnell zu einem großen Knirschen führen würde, aber nehmen wir dies der Argumentation wegen an), wäre unser sichtbares Universum ein Schwarzes Loch mit einem Radius viel größer als der Schwarzschild-Radius. Das Licht innerhalb des Radius wäre dazu bestimmt, für immer darin zu reisen, aber Licht, das von Materie außerhalb des Radius ausgeht, könnte sich vom Universum (oder von dem Stern, den Sie in Ihrer Frage erwähnt haben) entfernen. Unabhängig von der Richtung des austretenden Lichts (zwischen Tangente und Senkrechten) auf der gegenüberliegenden Seite, wo Sie "stehen", kann es Sie niemals erreichen, da es nicht genug gebogen ist, um einen solchen Weg zu machen, um Ihre Augen zu erreichen und Sie sehen zu lassen Rückseite des Universums (oder Sterns).
John Rennie