Was ist die maximale Geschwindigkeit, die aufgrund der Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft erreicht werden kann?

Planeten und andere Körper im Universum haben unterschiedliche Bereiche von Gravitationsfeldern. Was ist die maximale Geschwindigkeit, die aufgrund der Beschleunigung aufgrund des Gravitationsfeldes erreicht werden kann?

Mit anderen Worten, das ist das stärkste und größte bisher im Universum entdeckte Gravitationsfeld. Was ist die maximale Geschwindigkeit, die ein Objekt erreichen kann, wenn es in diesen Feldern beschleunigt?

Dies ist nur eine Vermutung, aber ein Schwarzes Loch könnte Objekte beliebig nahe an Lichtgeschwindigkeit beschleunigen (in Bezug auf die meisten anderen Objekte in unserem Universum), wenn sie sich dem Ereignishorizont nähern.
Angenommen, es beschleunigt über eine große Entfernung und erreicht eine Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit. Ist es möglich, dass es weiter beschleunigt? Ist es möglich, dass er mit dieser Geschwindigkeit weiterfährt, ohne zu beschleunigen oder eher in Energie umzuwandeln.
@barrycarter Ihre Vermutung ist falsch, außer aus der sehr spezifischen Sicht eines Beobachters, der über dem Ereignishorizont "schwebt". Ein Beobachter aus der Ferne sieht, wie die Geschwindigkeit zunimmt und dann asymptotisch auf Null abfällt, wenn sich das Objekt dem Ereignishorizont nähert.
Was ist mit der Aussicht vom Objekt selbst? Wie würde das Objekt den Rest des Universums sehen?
@barrycarter Ich hatte begonnen, diesen Bezugsrahmen hinzuzufügen, aber es ist nicht einfach. Während die richtige Zeit leicht genug zu definieren ist, ist es eine richtige radiale Koordinate nicht.
@RobJeffries Würde das Gullstrand-Painleve-Diagramm nicht ausreichen? Zu einem Zeitpunkt der Infallee-Zeit ist die räumliche Geometrie euklidisch, daher sollte es keine Diskrepanz zwischen den Längen frei fallender idealer physischer Stäbe und Koordinatenunterschieden geben.
@StanLiou Vielleicht könntest du das hinzufügen; Ich wäre interessiert. d r / d τ scheint zu übersteigen c für einen frei fallenden Rahmen, wenn r < r s .

Antworten (2)

Es hängt alles von Ihrem Bezugsrahmen ab, aber die größten Geschwindigkeiten, die durch die Schwerkraft verursacht werden, betreffen Schwarze Löcher oder vielleicht Neutronensterne.

Aus der Sicht eines weit außen stehenden Beobachters erreicht ein einfallendes Objekt (aus dem Unendlichen) eine maximale Einwärtsgeschwindigkeit von 0,385 c (wo c ist die Lichtgeschwindigkeit) zum Schwarzen Loch mit dem 3-fachen Schwarzschild-Radius. Danach scheint sich das Objekt zu verlangsamen und tendiert dazu, am Ereignishorizont stationär zu sein.

Aus Sicht eines "Hüllenbeobachters", der irgendwie stationär im Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs gehalten wird, hätte das einfallende Objekt eine Geschwindigkeit, die dazu tendiert c als der Schalenbeobachter zum Ereignishorizont am Schwarzschild-Radius tendierte. Es ist sinnlos zu versuchen, dies innerhalb des Ereignishorizonts auszudehnen, da (stationäre) Granatenbeobachter innerhalb des Ereignishorizonts nicht existieren können.

Werden wir eine ähnliche Verlangsamung eines fallenden Objekts erfahren, wenn es bis zum magnetischen Kern der Erde fallen würde.
@AnupamRekha - in der Nähe des Erdmittelpunkts gäbe es wenig oder keine Schwerkraft, weil Sie von allen Seiten von Felsen umgeben wären. (Denken Sie darüber nach.) Wenn Sie also zum Mittelpunkt der Erde fallen, wird die Geschwindigkeit erhöht, aber nicht unbegrenzt.
Ich fragte mich, ob dies experimentell beobachtet wird, da es vielleicht nicht so schwer zu überprüfen ist.
@AnupamRekha Es wurden keine schwarzen Löcher direkt beobachtet, daher ist dies eine theoretische Berechnung, die jedoch auf einer gut verstandenen und getesteten Theorie aufbaut: der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Danke für deine Antwort. Ich meinte, dass ein fallendes Objekt auf den Magnetkern der Erde experimentell beobachtet wurde.
Wenn ein Körper von einem Ort freigesetzt wurde, der ein Vielfaches des Schwarzschild-Radius vom Ereignishorizont entfernt war, stimmen alle Beobachter darin überein, dass der Körper in das Schwarze Loch fällt. Wenn dieser Körper eine gewisse Anfangsgeschwindigkeit in Richtung des Schwarzen Lochs hatte, stimmen alle Beobachter darin überein, dass seine Geschwindigkeit zunimmt, wenn er hineinfällt. Alle Beobachter stimmen darin überein, dass fallende Körper schneller fallen . Nicht langsamer.

Welche Höchstgeschwindigkeit kann aufgrund der Erdbeschleunigung erreicht werden?

Die Lichtgeschwindigkeit. Aber da ist ein Fang.

Mit anderen Worten, das ist das stärkste und größte bisher im Universum entdeckte Gravitationsfeld.

Das eines Schwarzen Lochs. Es wird angenommen, dass Sagittarius A* der Ort eines supermassereichen Schwarzen Lochs ist.

Welche maximale Geschwindigkeit kann ein in diesen Feldern beschleunigendes Objekt erreichen?

Die Lichtgeschwindigkeit. Siehe diese Liste . Die Fluchtgeschwindigkeit für ein Schwarzes Loch ist die Lichtgeschwindigkeit, und Sie können dies umdrehen. Wenn Sie ein Objekt aus großer Höhe fallen lassen, bewegt es sich mit Fluchtgeschwindigkeit, wenn es den Gravitationskörper erreicht. Aber wie gesagt, es gibt einen Haken. Schau dir mal das von Einstein an :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Siehe den zweiten Absatz. Der Körper fällt herunter, weil die Lichtgeschwindigkeit räumlich variabel ist. Wenn dies unvermindert fortgesetzt würde, würde ein Punkt kommen, an dem der Körper schneller als die Lichtgeschwindigkeit an diesem Ort fällt. Aber da Materie nicht schneller als diese "Koordinaten"-Lichtgeschwindigkeit sein kann, ist die maximale Geschwindigkeit, mit der sie fallen kann , die Lichtgeschwindigkeit an diesem Ort. Das ist an unserem Standort etwa die halbe Lichtgeschwindigkeit.

Was ist die maximale Geschwindigkeit, die aufgrund der Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft erreicht werden kann?
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