Wie genau verlangsamt sich die Zeit in der Nähe eines Schwarzen Lochs?

Diese Webseite bietet eine gute Erklärung .

Um die Erklärung zu stark zu vereinfachen, müssen Sie die Krümmung der Raumzeit um ein Schwarzes Loch verstehen. Das Grundprinzip ist, dass aufgrund der Krümmung der Raumzeit um ein Schwarzes Loch die „Entfernung“, die ein Lichtstrahl zurücklegen muss, in der Nähe eines Schwarzen Lochs größer ist. Für einen Beobachter in diesem Gravitationsfeld muss das Licht jedoch immer mit 300.000 km/s erscheinen, die Zeit muss sich für dieses Individuum im Vergleich zu jemandem außerhalb dieses Gravitationsfelds verlangsamen, was durch das Zeit-/Entfernungsverhältnis der Geschwindigkeit in Beziehung steht.

Oder wie die Webseite sagt:

Wenn Beschleunigung äquivalent zur Gravitation ist, müssen die Vorhersagen der Speziellen Relativitätstheorie auch für sehr starke Gravitationsfelder gelten. Die Krümmung der Raumzeit durch Materie dehnt oder schrumpft also nicht nur Entfernungen, je nach Richtung in Bezug auf das Gravitationsfeld, sondern scheint auch den Zeitfluss zu verlangsamen. Dieser Effekt wird Gravitationszeitdilatation genannt. In den meisten Fällen ist eine solche gravitative Zeitdilatation winzig und kaum beobachtbar, kann aber sehr bedeutsam werden, wenn die Raumzeit durch ein massives Objekt wie ein Schwarzes Loch gekrümmt wird.

Ein Schwarzes Loch ist die kompakteste Materie, die man sich vorstellen kann. Es ist ein extrem massives und dichtes Objekt im Weltraum, von dem angenommen wird, dass es von einem Stern gebildet wird, der unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenbricht. Schwarze Löcher sind schwarz, weil nichts, nicht einmal Licht, ihrer extremen Schwerkraft entkommen kann. Die Existenz von Schwarzen Löchern ist noch nicht fest belegt. Große Fortschritte in der Berechnung ermöglichen es Wissenschaftlern erst jetzt, zu simulieren, wie sich Schwarze Löcher bilden, entwickeln und interagieren. Sie setzen auf leistungsstarke Instrumente, die jetzt im Bau sind, um zu bestätigen, dass diese exotischen Objekte tatsächlich existieren.

Diese Webseite bietet eine große Reihe von Links für weitere Recherchen zu diesem Thema: http://casa.colorado.edu/~ajsh/relativity.html

Eine gute Analogie für die Fremdartigkeit von Raum und Zeit um ein Schwarzes Loch herum ist die Reise von den USA nach Kanada. Sie fühlen sich ungefähr gleich und die Umgebung sieht gleich aus (als ob Ihnen nichts Besonderes passiert, wenn Sie den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs überqueren), und die Preise in den Geschäften sehen ungefähr gleich aus, aber wenn Sie versuchen, das mitgebrachte Geld zu verwenden Sie müssen plötzlich diese nicht-lokalen Korrekturen vornehmen. Ebenso "fühlt" sich Ihre eigene persönliche Zeit immer gleich an, wenn Sie ein Schwarzes Loch erkunden, aber Ihre Uhr läuft langsamer als die Uhr einer anderen Person, die weiter vom Schwarzen Loch entfernt ist.

Und tatsächlich ist das Überschreiten des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs gleichbedeutend mit dem Wechseln Ihres Geldes in (wertlose!!!!) Simbabwe-Dollar – Ihre Uhr scheint vollständig stehen zu bleiben, sogar aus der Sicht von jemandem, der weit vom Schwarzen Loch entfernt ist obwohl die Dinge aus Ihrer eigenen Sicht ganz in Ordnung zu sein scheinen.

PS- Ein Schwarzes Loch kann nur für Zeitreisen in die Zukunft verwendet werden! Bleiben Sie einfach eine Weile in der Nähe des Ereignishorizonts und kehren Sie dann zurück. Für alle anderen ist möglicherweise viel mehr Zeit vergangen, weil Ihre Uhr so ​​langsam zu laufen schien.

Die Zeit verlangsamt sich in der Nähe eines massiven Körpers; Schwarze Löcher sind nur das extremste Beispiel. GPS-Satelliten, die die Erde umkreisen, müssen die Tatsache korrigieren, dass die Zeit auf der Erdoberfläche ganz, ganz geringfügig langsamer vergeht als in einer geostationären Umlaufbahn – um etwa eine Sekunde alle 60 Jahre.

In gewissem Sinne sind Gravitation und Zeitdilatation dasselbe : Sie sind beide Folgen der Krümmung der Raumzeit in der Nähe eines massiven Körpers. Du kannst das eine nicht ohne das andere haben.

Laut Wikipedia verlangsamt sich die von einer Uhr gemessene Zeit (gemessen von einem weit entfernten Beobachter) um einen Faktor

Dabei ist G die Gravitationskonstante des Universums, M die Masse des Schwarzen Lochs, r die Entfernung vom Schwarzen Loch zur Uhr.

Genau so verlangsamt es sich.

Betrachten Sie die Frage: Die Zeit verlangsamt sich? Wissen wir, was Zeit ist? Das ist das erste Problem. Ohne ins Detail zu gehen, betrachten Sie diese Definition: "Zeit ist das Vorhandensein von Bewegung und Kräften." Diese Definition leitet sich wie folgt ab: Stellen Sie sich zwei Massen vor, die umeinander kreisen und durch eine Kraft zusammengehalten werden. Stellen Sie sich nun vor, dass sich die Zeit in diesem System verlangsamt. Sie erwarten eine Verlangsamung der Bewegung. Was ist mit Kräften zwischen den beiden Massen, die sie mit der gleichen Rate schwächen sollten, um auf der gleichen Umlaufbahn zu bleiben? Wenn die Zeit und die Bewegung vollständig gestoppt werden, sollte die Kraft verschwinden.

Die nächste Frage ist nun, woher kommt die Zeit oder wie wird sie produziert? Wir leben in einem expandierenden Universum und die Zeit ist langsamer in der Nähe von intensiver Schwerkraft, wo die Expansion des Weltraums langsamer ist. Die Zeit hängt also mit der Ausdehnung des Raums zusammen oder wird durch die Ausdehnung des Raums verursacht. Um Neutronensterne und Schwarze Löcher herum dehnt sich der Raum also langsam aus, was zu einer Verlangsamung der Zeit führt. Sie fragen sich vielleicht, warum sich die Zeit mit der Bewegung verlangsamt? Nun, wenn die Gesamtbewegung, die durch die Ausdehnung des Raums ermöglicht wird, konstant ist, dann verlangsamt sich die interne Bewegung, wenn Sie die externe Bewegung einer Masse erhöhen. Dies sehen wir als Verlangsamung der Zeit.

Ich weiß, dass Schwarze Löcher durch den Kollaps von Sternen entstehen und ein Schwarzes Loch eine enorme Anziehungskraft hat. Die Anziehungskraft ist so stark, dass selbst Licht nicht entweichen kann. Wie wir alle wissen, wirkt sich die Schwerkraft auch auf das Licht aus. Aufgrund der Schwerkraft verlangsamt sich die Zeit.

Laut Stephen Hawking verlangsamt sich die Zeit um ein Schwarzes Loch herum. Nun geschieht dieses Phänomen wegen der Supergravitationskraft des Schwarzen Lochs. Aufgrund dieser enormen Kraft verzerrt das Schwarze Loch die um es herum vorhandene Raumzeit so stark, dass sich die Zeit um es herum erheblich verlangsamt. Sie können sich vorstellen, dass das Schwarze Loch aufgrund seiner Anziehungskraft die Raumzeit so nahe an sich hält, dass sogar der Zeitfluss verlangsamt wird, nur weil das Schwarze Loch das Raumzeitgewebe so stark gebogen hat.