Kann ein Schwarzes Loch Photonen absorbieren, deren Wellenlänge größer als die BH-Horizontgröße ist?

Ich frage mich, ob ein Schwarzes Loch Photonen absorbieren kann, deren Wellenlänge größer ist als die Horizontgröße des Schwarzen Lochs. Ich habe verschiedene widersprüchliche Meinungen zu der Antwort gesehen. Zum Beispiel hier auf PSE behauptet die akzeptierte Antwort, dass die Antwort nein ist, ohne irgendeine Begründung anzugeben. Während ich in Physikforen bin, denke ich, dass alle Antworten darauf hindeuten, dass ein Schwarzes Loch in der Lage sein sollte, Photonen zu absorbieren, deren Wellenlängen größer sind als die Größe des Horizonts des Schwarzen Lochs.

Wenn die Antwort ja lautet, dann sind schwarze Löcher perfekte schwarze Körper, richtig? Oder ist es komplizierter, weil, wie einige Antworten in Physikforen behaupten, ein Schwarzes Loch möglicherweise nur eine geringe Wahrscheinlichkeit hat, Photonen zu absorbieren, deren Wellenlänge größer als die Horizontgröße ist (obwohl keine mathematische Begründung angegeben wird), obwohl dies der Fall sein könnte Obwohl es möglich ist, dass ein BH solche Photonen absorbiert, ist es möglicherweise immer noch kein Schwarzer Körper.

Bearbeiten: Folgendes wurde mir von einem QFT-Spezialisten gesagt:

Ich denke, Ihre Frage ist nicht beantwortbar. "Ein einzelnes Photon" erfordert das Wissen, wie man das EM-Feld in der Nähe eines Schwarzen Lochs quantisiert. Das ist ein offenes Problem. Außerdem existieren "einzelne" Partikel objektiv nicht in beschleunigten Frames. Siehe den Unruh-Effekt.

Ich bin mit den jetzigen zwei Antworten nicht zufrieden. Sie befassen sich überhaupt nicht mit dem obigen Kommentar. Außerdem scheinen sie sich zu widersprechen und sind nicht glasklar.

Antworten (2)

Das Photon ist ein elementares Punktteilchen im Standardmodell der Physik. Es hat Energie= H v , Spin 1 und Masse Null. Die Wellenlänge, verbunden mit der Frequenz v , liegt in der Wellenfunktion Ψ des Photons, wo Ψ ∗ Ψ ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Photon bei einer gegebenen Stelle gefunden wird ( X , j , z , T ) . Es ist nicht die Ausdehnung des Photons, das immer ein punktförmiges „Elementarteilchen“, eine quantenmechanische Einheit ist.

Wenn also die entsprechende Wellenlänge größer ist, aber in der Größenordnung der Querschnittsfläche des Horizonts des Schwarzen Lochs liegt, hätte das Photon immer noch eine hohe Wahrscheinlichkeit, es zu treffen. Es müsste eine sehr viel größere Wellenlänge sein, um die Wahrscheinlichkeit, eingefangen zu werden, auf eine kleine Anzahl zu reduzieren.

Die Antwort auf den Titel:

Kann ein Schwarzes Loch Photonen absorbieren, deren Wellenlänge größer als die BH-Horizontgröße ist?

Angesichts der quantenmechanischen Definition eines Photons wird es immer eine Wahrscheinlichkeit geben, dass ein Photon mit sehr langer Wellenlänge vom Schwarzen Loch absorbiert wird. Die Wahrscheinlichkeit nimmt ab, wenn die Wellenlänge viel größer als die Horizontdimension des Schwarzen Lochs wird.

GR (Allgemeine Relativitätstheorie) ist eine klassische Theorie, sie beschreibt die Dynamik punktförmiger Objekte in einer gekrümmten Raumzeit. Um auf ein Photon anwendbar zu sein, sollte die Wellenlänge im Vergleich zur Ereignishorizontdimension eines Schwarzen Lochs vernachlässigbar sein.

Wenn sich ein Photon jedoch dem Horizont nähert, erfährt es eine Blauverschiebung der Frequenz, daher eine fortschreitende Verkürzung der Wellenlänge, gemessen von stationären Beobachtern entlang des sich nähernden Pfades. Das heißt, das Photon ist beim Überqueren des Horizonts punktförmig vorzustellen.

Wie oben argumentiert, lautet die Antwort ja, das Photon sollte unabhängig von der anfänglichen Wellenlänge vom Schwarzen Loch absorbiert werden.

Hinweis: Eine definitive Antwort kann jedoch nur aus einer Quantenbeschreibung des Prozesses kommen, falls vorhanden.

Die Wellenlänge ist viel kürzer als das Photon selbst, das viele, viele Wellenlängen umfasst. Weiche Photonen können mit gewöhnlicher Materie absorbiert werden, daher ist die Wellenlänge nicht zu repräsentativ, um sie zu beurteilen.
Ich bin mir nicht sicher über "Punkt, wie er den Horizont überquert". Aus der Sicht eines externen Beobachters ja, aber der Horizont ist keine solide Barriere, und bei supermassivem BH bemerkt ein Beobachter, der den Horizont durchquert, möglicherweise nicht besonders, dass er dies tut - es passiert nichts Besonderes (von anderen Qs). Was für einen Beobachter gilt, gilt auch für ein Photon. Und der Rahmen hier ist sicherlich kein Beobachter auf dem externen Weg, sondern die Perspektive des Photons selbst, wenn es den Horizont überquert, und die Perspektive innerhalb der BH / Singularität (ganz anders), daher bin ich mir nicht sicher, ob die Begründung hier möglich ist Recht haben.
Kann ein Schwarzes Loch Photonen absorbieren, deren Wellenlänge größer als die BH-Horizontgröße ist?
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