Lichtgeschwindigkeit in einem Schwarzen Loch

Wenn ich eine gerichtete Photonen emittierende Quelle hätte und sie in einem Schwarzen Loch platzieren würde, das nach oben und nach außen in Richtung des sichtbaren Universums zeigt, nehme ich an, dass die Photonen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, langsamer werden und die Richtung zurück in die Mitte umkehren würden.

Wenn ich also dieselbe Quelle nehme und sie außerhalb des Schwarzen Lochs platziere, das nach innen zum Zentrum des Schwarzen Lochs zeigt, kann ich dann davon ausgehen, dass ein emittiertes Photon schneller zum Zentrum wandern würde als die Lichtgeschwindigkeit, mit der es sich bereits bewegt?

Ich habe für Sie gestimmt, weil ich die Bilder liebe, aber Licht verhält sich nicht so. Licht bewegt sich in einer geraden Linie und krümmt sich nur, wenn der Raum gekrümmt ist, was sich bezeichnenderweise innerhalb des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs befindet. Alle möglichen Lichtwege von Ihrer Quelle biegen sich in Richtung der Singularität, es gibt kein Aufwärts, Verlangsamung oder Rückwärts, es gibt nur alle Richtungen, die auf die Singularität zeigen. Trotzdem möchte ich dies lieber nicht beantworten, da ich Raum-Zeit-Diagramme immer noch verwirrend finde.
@userLTK danke. aber wenn sich die Quelle etwas über der Singularität befände und ein einzelnes Photon senkrecht zur Singularität freigesetzt würde, müsste das Photon sicherlich seine Richtung umkehren, und das würde bedeuten, dass die Lichtgeschwindigkeit langsamer würde und anhalten würde, bevor es zur Singularität gezogen würde . oder bin ich ein Vollidiot)
Kleine Warnung: Alle Antworten hier beruhen auf der Annahme, dass unser Verständnis von Schwarzen Löchern (dh die allgemeine Relativitätstheorie zusammen mit unseren Modellen eines Schwarzen Lochs, insbesondere Schwarzschild und Kerr), das Innere des Ereignishorizonts mit der gleichen Genauigkeit beschreibt es beschreibt das Äußere. Wir haben keinen Grund, irgendetwas anderes zu glauben, aber wenn wir davon ausgehen, dass diese Modelle tatsächlich (fast) der Wahrheit entsprechen, können wir die tatsächliche Antwort nie erfahren.
Ich hatte den Eindruck, dass die Begriffe „oben“ und „raus“ im Zusammenhang mit dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs keinen Sinn ergeben.
Es ist keine Antwort auf diese Frage, aber eine Idee, die mir gesagt wurde, war, dass ein Photon durch Rotverschiebung Energie verlieren kann und eine Schwerkraft gut verlässt, während es sich (meistens) mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt. Wenn Sie also ein Photon in der Nähe des Ereignishorizonts emittieren, verschiebt es sich auf fast keine Energie, während es sich mit der Geschwindigkeit fortbewegt. Dies ist vergleichbar mit einem Fadenknäuel, das sich zu nichts abrollt, ohne langsamer zu werden. Siehe : physical.stackexchange.com/questions/11726/… . Auch bei einem gekrümmten s/t könnte das Photon zurückkehren, ohne jemals langsamer zu werden.
@tnt-rox die Antwort ist anscheinend c) beide oben genannten siehe en.wikipedia.org/wiki/Redshift zweiter Absatz "Einige Rotverschiebungen sind ein Beispiel für den Doppler-Effekt ... Schließlich ist die Gravitations-Rotverschiebung ein relativistischer Effekt, der in elektromagnetischen Feldern beobachtet wird Strahlung, die sich aus Gravitationsfeldern bewegt." Und rotes Licht hat weniger Energie als blaues Licht van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=2629 , also gibt es einen Energieverlust, wahrscheinlich "relativ zum Betrachter".
Nach meinem begrenzten Verständnis machen Konzepte wie "Geschwindigkeit" und "Richtung" in Schwarzen Löchern keinen Sinn.
Warum nehmen wir an, dass Schwarze Löcher rund sind?
@Fandango68 Wir nicht. Wenn Sie ein „rundes, nicht rotierendes Schwarzes Loch“ sehen, stellen Sie sich „ein Schwarzes Loch vor, in dem der Ereignishorizont die Oberfläche einer Kugel ist“. Es sagt nicht viel über die innere Struktur des Schwarzen Lochs aus, das normalerweise als eine Art "Trichter" (der verrückte Formen annimmt, mit Rotation und Elektromagnetismus) einer stark verzerrten Raumzeit dargestellt wird, die "kann" oder "nicht". Ende" in einer Singularität (die nicht ganz durch die allgemeine Relativitätstheorie beschrieben werden kann). Und warum runder Ereignishorizont? In Mathe ist es einfacher. Wir haben auch Modelle für rotierende und geladene Schwarze Löcher, die nicht kugelförmig sind.
@tnt-rox Sie können nicht "leicht über der Singularität" sein, da die Singularität innerhalb des Ereignishorizonts kein Punkt im Raum, sondern ein Zeitpunkt ist . Es ist, als würde man sagen, dass die Quelle nächsten Dienstag „leicht darüber“ liegt.
@Luaan es klingt nach dem gleichen Grund, warum wir kugelförmige Kühe haben :)
@ Fandango68 Ich denke, für eine gewisse Entfernungsmetrik sind schwarze Löcher perfekt kugelförmig. Tatsächlich können wir sagen, dass der Ereignishorizont in den meisten vernünftigen Entfernungsmaßen unendlich weit vom Zentrum des Schwarzen Lochs entfernt ist – also ist er per Definition eine Kugel.
@Luaan, du sagst also, je näher wir einem Schwarzen Loch kommen, desto weniger rund erscheint es, aber aus großer Entfernung sieht es rund aus, weil alles im Universum "rund" ist?
@Luaan - ja bitte. Trotzdem danke
Es gibt nicht so etwas wie direkt zum Zentrum eines Schwarzen Lochs, weil der Zeitraum verdreht ist, sodass die Photonen, die Sie vorwärts und rückwärts schießen, möglicherweise schneller seitwärts wandern und einen angehaltenen Pfad haben im Vergleich zu einem Außenradius, der vielleicht nicht existiert und ist eher eine Spirale im Inneren.

Antworten (3)

So geht das nicht. Ein Beobachter an der Lichtquelle (und tatsächlich jeder Beobachter irgendwo anders) wird immer Licht sehen, das sich (im Vakuum) lokal mit Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Es gibt auch ein großes Problem mit Ihrem Gedankenexperiment. Es ist Ihnen nicht möglich , eine stationäre Lichtquelle innerhalb des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs zu haben. Es und alles andere in seiner Nähe muss sich nach innen bewegen. Dies ist ebenso unerbittlich und unvermeidlich wie der Zeitablauf für einen Beobachter außerhalb des Ereignishorizonts.

Meiner Meinung nach besteht die beste "visuelle" Art, über die Situation innerhalb des Ereignishorizonts nachzudenken, darin, sich Ihre Lichtphotonen wie Lachse vorzustellen, die versuchen, stromaufwärts zu schwimmen, während Sie auf einem Boot sind, das mit dem Strom fließt und den Lachs ins Wasser lässt . Sie werden immer sehen, wie der Lachs in Bezug auf Ihr Boot mit einer gewissen Geschwindigkeit schwimmt. Wenn der Bach schnell genug fließt, kommt der Lachs leider nicht voran und Sie werden beide etwas weiter flussabwärts über einen Wasserfall (die Singularität) gespült.

Ebenso versagt Ihr gesunder Menschenverstand bei der Situation, Licht auf ein Schwarzes Loch zu schießen. Licht wird immer mit einer Geschwindigkeit von gemessen c vor Ort . Das Durchziehen der Konsequenzen dieses Prinzips führt zu all dem seltsamen Verhalten, das schwarze Löcher zeigen.

das ist eine schöne antwort. Wenn ich Sie richtig verstehe, gibt es kein "stationäres Objekt", es ist ein bisschen wie eine universelle Konstante oder nur eine Erfindung unserer Vorstellungskraft. )
@tnt-rox Es gibt keinen statischen Beobachter (manchmal auch Shell-Beobachter genannt) innerhalb des Ereignishorizonts.
Gute Erklärung ohne komplizierte Terminologie.
Fehlt nicht das Wort „Vakuum“? Licht breitet sich nicht immer aus c .
Versuche das nicht Zuhause.
Ich erinnere mich, dass Leonard Susskind in seinen Vorlesungen denselben „Fisch stromaufwärts schwimmt“. Es fängt die Essenz gut ein.
@EricDuminil Ich hatte den Eindruck, dass sich Licht immer bei c bewegt, aber in einem Nicht-Vakuum prallt es von Partikeln ab, wodurch es einen längeren Weg nimmt und es langsamer SCHEINT.
@Feathercrown tatsächlich absorbiert und wieder emittiert (anderes Photon). Sie könnten an der „Illusion“ von Galaxien interessiert sein, die „schneller als Licht“ Bewegung zeigen en.wikipedia.org/wiki/Superluminal_motion . Es ist ein ähnliches Missverständnis.
@JackR.Woods Oh, das macht Sinn.

Sie können die Lichtgeschwindigkeit "lokal" nicht überschreiten. Aber Sie können sich vorstellen, wie Entfernungen schneller zunehmen als die Lichtgeschwindigkeit .

Wenn Sie mit Reisen "sich im Vergleich zur lokalen Raumzeit bewegen" meinen, kann sich Licht nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. In Ihrem Beispiel nimmt die Entfernung schneller als die Lichtgeschwindigkeit zu, weil die Raumzeit durch ihre Schwerkraft im Inneren des Schwarzen Lochs mitgerissen wird.

*Sie können es tatsächlich nicht "sehen", da Sie einige Informationen irgendwie übertragen müssten, um dasselbe zu tun! Dies ist wegen dieser verdammten c - Einschränkung nicht möglich.

@j-chomel deine Antwort ist brillant, ich mag besonders die "Entfernungen nehmen schneller als Lichtgeschwindigkeit zu", jetzt, wo ich anfange, dieses Konzept zu begreifen.
@tnt-rox, ich hatte vor einiger Zeit eine ähnliche Frage und habe viel aus den Antworten gelernt, die ich erhalten habe: astronomy.stackexchange.com/questions/19909/… .
Genau aus diesem Grund kann der Durchmesser des sichtbaren Universums (93 Milliarden Lichtjahre) größer sein als die Anzahl der Jahre seit seiner Entstehung (13,8 Milliarden Jahre).

Die Lichtgeschwindigkeit bleibt konstant. Obwohl sich die Art und Weise, wie es in der Nähe eines Schwarzen Lochs wahrgenommen wird, ändert, wo und wie es wahrgenommen wird, bleibt es konstant. Die Lichtgeschwindigkeit nimmt nicht zu oder ab, nur weil sie sich in der Nähe eines Schwarzen Lochs befindet.

Lichtgeschwindigkeit in einem Schwarzen Loch
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