Wie nah kann ich einen Lichtstrahl an ein Schwarzes Loch bringen, bevor die im Strahl enthaltenen Informationen verfälscht werden?

Bei folgenden Bedingungen:

  • Zwei Raumstationen von unbedeutender Masse (im Vergleich zu dem, was die Übertragung eines Lichtstrahls beeinflussen kann) sind durch eine Entfernung von 100.000 Lichtjahren voneinander getrennt.

  • Mit einer Ausnahme gibt es keine anderen Objekte mit nennenswerter Masse innerhalb einer Sphäre von 1.000.000 Lichtjahren.

  • Die Ausnahme ist ein einzelnes Schwarzes Loch, das in der Mitte zwischen den beiden Stationen liegt und eine Masse von 10 Sonnenmassen hat.

  • Die Sendestation sendet "SOS" im Morsecode. Ein "Punkt" ist 0,5 Sekunden lang. Ein "Strich" ist 1,0 Sekunden lang. Die Zeit zwischen Punkten und Strichen beträgt 1,0 Sekunden. Die Zeit zwischen "SOS"-Blöcken beträgt 2,0 Sekunden.

  • Die Wellenlänge des Strahls beträgt 475 nm und seine Energie am Übertragungspunkt 1 Petawatt.

  • Der Strahl ist so eng fokussiert, wie es die Technologie zulässt, und es werden keine Anstrengungen unternommen, um speziell die Natur von Schwarzen Löchern auszunutzen, um das Signal daran vorbei zu leiten. Scharf gebündelter Strahl direkt auf die andere Station geschossen, sonst nichts. (Nehmen Sie bei Bedarf an, dass der Strahl von einer Linse mit 1 Meter Durchmesser emittiert wird und gut genug fokussiert ist, um einen 1-Meter-Detektor mit vernachlässigbarem Verlust zu treffen. Ja, das ist wunderbar. Aber die Frage konzentriert sich darauf, was das Schwarze Loch mit Licht macht – und die Fokussierungstechnologie sollte (und ist) irrelevant sein.)

  • Ignorieren Sie alle anderen Aspekte der Physik, die durch die Bedingungen dieser Frage impliziert werden. Bitte beschweren Sie sich nicht, dass die Existenz von Raumstationen oder deren Platzierung im Weltraum irgendetwas mit dieser Frage zu tun hat. Es ist, als würde man seinem College-Professor sagen, dass die Antwort auf die Frage bedeutungslos ist, weil er sich für ein kugelförmiges Pferd entschieden hat.

Stellen Sie sich konzeptionell vor, dass die beiden Raumstationen durch eine Schnur miteinander verbunden und so weit vom Schwarzen Loch entfernt sind, dass die entlang des Lichtstrahls übertragenen Informationen unverfälscht sind. Beginnen Sie dann, die beiden Stationen in Richtung des Schwarzen Lochs zu bewegen, wobei Sie das Schwarze Loch immer in der Mitte zwischen den beiden Stationen halten.

Frage: Wie nah kann der Lichtstrahl an das Schwarze Loch herankommen, bevor die durch es übertragene Information beschädigt wird?

  • Mit „beschädigt“ meine ich, dass das „SOS“ innerhalb von zehn (10) Minuten nicht mehr als solches erkannt werden kann.
Möchten Sie, dass die Nachricht (z. B. ein Laserstrahl) auf geplante Weise um das Schwarze Loch herum gebogen wird, um direkt zur anderen Station zu gelangen (wie hier youtu.be/89g7sQ7zNqo?t=161 )? Oder senden Sie einen breiteren Strahl, indem Sie das Schwarze Loch als Linse verwenden, die ihn auf die andere Station fokussiert?
@chasly-reinstateMonica Ich werde die Frage aktualisieren. Dies soll ein schmaler Strahl sein, und es wird kein Versuch unternommen, die Natur des Schwarzen Lochs speziell auszunutzen. (Das Video hat Spaß gemacht – es ist erstaunlich, was Billardspieler können! Aber ich bin mir nicht sicher, ob ein Signal in der Nähe eines Schwarzen Lochs überleben kann, wenn man es mit ein bisschen Englisch belegt.)
Es ist nicht klar, was genau Sie befürchten, das Signal "korrumpieren" zu können . Wie in der Frage beschrieben, ist alles stationär; Es ist ein stationärer Zustand und obendrein symmetrisch. Welcher nichtlineare Effekt gibt es, der das Signal verfälschen könnte?
@AlexP "Dann beginnen Sie, die beiden Stationen in Richtung des Schwarzen Lochs zu bewegen ..."
@JBH: Das ist der "Beginn sich zu bewegen" des Geometers, es ist nicht physisch. Der Fragesteller möchte erklären, dass er besorgt ist, herauszufinden, wie nahe die drei Objekte an der Kollinearität sein könnten, bevor das Signal "korrumpiert" wird. Was ich nicht verstehe, warum sollte es jemals beschädigt werden; entweder es wird unverfälscht empfangen, oder es wird überhaupt nicht empfangen (weil das schwarze Loch es wegbiegen oder blockieren wird).
@AlexP Ich verstehe deinen Punkt. In jedem Fall bin ich mir nicht sicher, ob dies eine binäre Lösung ist. Können Sie zeigen, dass es sich um eine binäre Lösung handelt? Dass das Signal immer unverfälscht bleibt, bis das Licht vom Schwarzen Loch eingefangen wird? Ich gehe davon aus, dass mit abnehmender Entfernung (ja, statisch) ein Punkt erreicht wird, an dem die Punkte und Striche bei ihrem Durchgang um die Schwerkraft des BH gedehnt und / oder komprimiert werden. Daher würde eine Zeit kommen, in der die Nachricht beschädigt wird, bevor sie vollständig verloren geht.
@JBH: Werden auf dem Weg zum Schwarzen Loch komprimiert usw. und auf dem Weg vom Schwarzen Loch weg dekomprimiert usw. Warum sollte das Schwarze Loch eine andere Wirkung haben, als den Strahl zu biegen? (Denken Sie daran, dass der Strahl monochromatisch sein soll.) Deshalb habe ich die Frage gestellt - vielleicht gibt es einen Effekt, an den ich aus dem Kopf nicht denken kann.
@AlexP Deshalb habe ich gefragt. Ich kenne auch nicht alle Effekte.

Antworten (1)

Ihre Signalintegrität könnte sich verbessern!

Chasly merkt dies eventuell im Kommentar an. Ich habe gerade einen Artikel darüber gelesen.

https://www.syfy.com/syfywire/why-is-there-a-normal-galaxy-sitting-at-the-edge-of-the-universe

Diese überaus weit entfernte Galaxie könnte auf der Erde betrachtet werden, weil der Linseneffekt eines schwarzen Lochs dazwischen das Licht wieder zusammenzieht. Ohne die Linse in der Mitte wäre diese Galaxie so weit entfernt, dass ihr Licht bis zur Unsichtbarkeit gestreut würde.

Gravitationslinse

Allerdings ist Ihr SOS nicht das Licht einer Galaxie. So wie ich es verstehe, hängt die Spur des Lichts zwischen Ihren Stationen von der Kohärenz des Strahls und seiner Breite am Schwarzen Loch, dem Abstand zwischen den Stationen (bekannt) und der Schwerkraft des Schwarzen Lochs und der daraus resultierenden Stärke des Linseneffekts ab .

Viele Zahlen. Sie können diese Zahlen anpassen, um den gewünschten Effekt für Ihre Fiktion zu erzielen. Ich könnte mir vorstellen, dass der Weg des Lichts in einiger Entfernung von dem Loch gebogen wäre, so dass es die Gegenstation nicht erreicht. Aber voll zum Schwarzen Loch, wenn das Signal breit genug ist, könnte es allseitig um das Loch herum gebogen werden (gelinset?), so dass es plötzlich extra hell die Gegenstation erreicht.

Wie nah kann ich einen Lichtstrahl an ein Schwarzes Loch bringen, bevor die im Strahl enthaltenen Informationen verfälscht werden?
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