Frage zu Licht orthogonal zu einem Ereignishorizont

Stellen Sie sich eine Lichtwelle vor, die orthogonal zu und knapp über dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs liegt und direkt von dem Schwarzen Loch abgefeuert wird.

Wenn das Schwarze Loch eine ausreichende Masse hat, würde das Licht zurück zum Schwarzen Loch gezogen und würde schließlich die Richtung umkehren.

Meine zwei Fragen lauten:

  1. Ist diese Annahme richtig?
  2. Wenn ja, wie wäre das Licht in der Lage, die Richtung umzukehren, um zum Schwarzen Loch zurückzukehren, ohne eine Geschwindigkeit von 0 zu erreichen?
@PM2Ring Knapp über dem Ereignishorizont
Es kehrt die Richtung nicht um
@Wolphramjonny könntest du etwas Kontext geben? Kehrt es nicht nur deshalb um, weil es jenseits des Ereignishorizonts liegt? Wird es langsamer oder dreht es überhaupt in eine andere Richtung?

Antworten (2)

Wenn das Schwarze Loch eine ausreichende Masse hat, würde das Licht zum Schwarzen Loch zurückgezogen

Wenn das Licht von außerhalb des Ereignishorizonts emittiert wurde , hat das Schwarze Loch notwendigerweise keine ausreichende Masse. Sobald das Photon emittiert wird, bewegt es sich mit lokaler Lichtgeschwindigkeit. Es ist zu spät, dem Schwarzen Loch Masse hinzuzufügen, um seine Flugbahn zu ändern. Es wird beobachtet, dass das Licht, wenn es weit vom Schwarzen Loch entfernt ist, weniger Energie hat, als ein Beobachter bei dem Ereignis gesehen hätte.

Das Licht würde zum Schwarzen Loch zurückgezogen und schließlich die Richtung umkehren.

Nein, das Licht "umkehrt" niemals die Richtung, wie es ein Ball tun könnte, wenn er nach oben geworfen wird. Die Raumzeit in der Nähe des Schwarzen Lochs (innerhalb des Ereignishorizonts) ist ausreichend gekrümmt, dass alle Richtungen in das Schwarze Loch zeigen. Es gibt keine Richtung, in die Sie das Licht richten können, das nach außen führt.

Gute Antwort. Danke schön!
Ich überprüfe nur ... das sind wirklich "alle zeitähnlichen Richtungen", richtig? Oder werden auch alle raumartigen Richtungen aufgefressen, wenn man nah genug an der Singularität ist?
Räumliche Richtungen für einen Lichtstrahl, die es Ihnen ermöglichen würden, alle möglichen lichtähnlichen Pfade mit diesem Ereignis als Ursprung aufzuzählen. Außerhalb des Horizonts schneiden einige Raumrichtungen die Singularität. Innerhalb des Horizonts tun sie das alle.
Was ich gerne wissen würde, ist, was wäre, wenn das Photon genau am Ereignishorizont beginnt?
@ j4nd3r53n: Ein Photon ist kein Punkt, also was bedeutet "genau bei"?
@ j4nd3r53n Ich bin kein Experte, aber ich verstehe das Schicksal eines Photons am Ereignishorizont so, dass es endlos um das Schwarze Loch am Ereignishorizont wandern würde, bis sich die Masse des Schwarzen Lochs ändert. Es würde entweder massiver werden, den Ereignishorizont weiter nach außen schieben und das Photon einfangen, oder das Schwarze Loch würde leicht verdampfen und das Photon würde entweichen. In der Praxis würde sich ein Photon nicht sehr lange auf einem Ereignishorizont befinden, da es ein so empfindliches Gleichgewicht wäre.
@EricTowers In der Tat, was bedeutet "genau" in QM? Aber dann verteilen Sie es ein wenig auf beiden Seiten des Ereignishorizonts. Würde es sich in zwei Teile teilen?
Wirklich nette Antwort. Können Sie das bitte näher erläutern: "Nein, das Licht "umkehrt" niemals die Richtung, wie es ein Ball tun könnte, wenn er nach oben geworfen wird." Wenn Sie Licht von innen auf den Horizont richten, wohin bewegt sich das Licht zuerst, nach außen oder nach innen? Ich weiß, dass es innerhalb des Horizonts bleiben muss, aber kann es sich sonst nach außen bewegen, während es drinnen bleibt?
Schwer zu verstehen, wenn Sie an einen normalen 3D-Raum (flach) denken, aber innerhalb des Ereignishorizonts gibt es keine räumliche Richtung, die nach "außen" zeigt. Alle Richtungen weisen auf die Singularität hin. Wir können nicht dieselben Koordinaten (wie die Entfernung von der Singularität) verwenden, die außerhalb verwendet werden, um den Ort und die Bewegung innerhalb dieser Region zu verstehen.

Nein, deine Annahme ist falsch.

Alle Vanille-Schwarzen Löcher (keine Ladung, kein Spin) haben einen Ereignishorizont. Wenn Sie sich außerhalb des Ereignishorizonts befinden, sind Sie weit genug entfernt, dass Licht, das direkt in die Unendlichkeit gerichtet ist, entweichen kann. Wie bei allen Gravitationsbrunnen wird es rotverschoben sein. Das Licht, das die Unendlichkeit erreicht, wird weniger energiereich sein, als es ohne die Gravitationsquelle gewesen wäre. Licht, das sehr nahe am Ereignishorizont emittiert wird, ist stark rotverschoben.

In einem Gravitationsbrunnen vergeht die Zeit langsam. Je tiefer, desto langsamer. Die Flucht dauert also länger als erwartet.

Innerhalb des Ereignishorizonts bewegt sich alles, einschließlich Licht, auf einer Flugbahn, die an der Singularität endet.

Außerhalb des Schwarzen Lochs gibt es eine Richtung senkrecht zum Ereignishorizont nach außen. Ein angeregtes Atom, das zerfällt, kann ein Photon in diese Richtung senden. Es wird unendlich weit reisen. Photonen, die in andere Richtungen gesendet werden, bewegen sich auf "gerade" Geodäten. Aber im gekrümmten Raum krümmt sich "gerade" zum Ereignishorizont. Die Trajektorie kann durchaus durch den Ereignishorizont verlaufen und an der Singularität enden.

Fällt das angeregte Atom jedoch über den Ereignishorizont hinaus, führen alle Richtungen zur Singularität. Licht, das in die Richtung gerichtet wäre, die nach außen gerichtet gewesen wäre, bewegt sich nicht nach außen. Innerhalb des Ereignishorizonts ist der Raum so stark gekrümmt, dass Intuition nicht hilfreich ist. Vielleicht denken Sie an das Photon, das stromaufwärts schwimmt, aber nicht schnell genug. Aber natürlich gibt es Probleme mit diesem Gedanken.

Genau am Ereignishorizont würde Licht nirgendwo hingehen. Natürlich kann man Licht nicht genau auf einen Punkt setzen. Es wäre entweder ein wenig innen und würde eingesaugt. Oder ein wenig außen und ein extrem rotverschobener Überrest würde austreten.

Vielen Dank für die tolle Antwort!
" Das Licht, das die Unendlichkeit erreicht, wird weniger Energie haben als es war " - Die Energie eines aufsteigenden Photons ändert sich nicht, wenn es im selben Koordinatensystem gemessen wird. Wenn ein Photon "rotverschoben" bei mir ankommt, dann wurde es in meinen Koordinaten bereits "rotverschoben" emittiert und hat nie seine Energie oder Farbe geändert. Die Rotverschiebung bezieht sich hier also auf die Tatsache, dass Energie im Allgemeinen rahmenabhängig ist, aber nicht auf die Energie eines Photons, die sich im Flug ändert.
" Die Zeit vergeht langsam in einem Gravitationsbrunnen. Je tiefer, desto langsamer. Es dauert also länger, zu entkommen, als Sie vielleicht erwarten. - Es dauert nur einen Bruchteil einer Sekunde, bis Licht weit genug aus jeder physikalisch bedeutsamen Entfernung entweicht von einer Planck-Länge.
" Innerhalb des Ereignishorizonts [...] Licht, das nach außen gerichtet ist, wandert nicht nach außen. " - Wie zeigt man innerhalb des Horizonts "nach außen" (oder "nach innen")? Dies sind Richtungen in der Zeit, nicht im Raum. Wie richtet man eine Taschenlampe auf gestern?
@safesphere - Ihre Einwände sind richtig. Ich habe zu locker geredet. Ich habe einige Änderungen vorgenommen, aber ich weiß nicht, ob es die Sache verbessert. Ich werde sagen, dass ein Bruchteil einer Sekunde von Bedeutung sein kann. GPS würde in der Schwerkraft der Erde ohne relativistische Korrekturen nicht funktionieren.
Frage zu Licht orthogonal zu einem Ereignishorizont
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