重力は光の波長にどのように影響しますか?


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仮に、私とロケット式の懐中電灯がブラックホールの中心に向かってまっすぐ落下しているとしましょう。懐中電灯は、ブラックホールの中心に向かって移動しているとき、数キロ後ろにありますが、ロケット式なので、しばらくの間、正確な距離を保つことができます。

ポイントは; 私と私の懐中電灯の間の距離は、それを観察している限り一定です。

懐中電灯からの光子は明らかにロケット駆動ではなく、ブラックホールの重力の影響を受けます。

親愛なる懐中電灯との距離は保たれていますが、懐中電灯から見える光は赤または青にシフトしますか?

もしそうなら; 私と私の懐中電灯の位置を切り替えると、観察する色が変わるのでしょうか?

懐中電灯でロケットをオフにすると、特異点に近い方に関係なく、赤方偏移し、赤方偏移の大きさが加速しているように見えますか?

回答:


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部分的な答え:重力ポテンシャルが低いほど、時計は遅くなります。重力時間膨張を参照してください。つまり、あなたの懐中電灯が一定の距離であなたの後ろにいる限り、それはあなたに青シフトされたように見えます。役割が交換されると(一定の距離であなたの下の光)、赤方偏移して表示されます。重力場の不均一性により、シフトは時間とともに増大し、一定の距離に落ちます。

これはアインシュタインシフトと呼ばれ、ドップラー効果とは異なります。ドップラー効果は、観測者に対するオブジェクトの速度によって引き起こされます。


あなたの答えに対する私の理解を明確にするため。赤方偏移の量に影響を与える2つの要因があります。観測点でのクロック速度-ソースよりも速いクロックはブルーシフトを意味し、その逆も同様です。重力レッドシフトも意味します。重力が急勾配で急勾配であるため、重力時間の遅れだけで説明されるよりもさらにシフトが見られるのではないかと思いました。
frodeborli 2014年

ソースに比べて観測者のクロックが(電位が高いため)速い場合は、赤方偏移を意味します。シフトの量は、重力ポテンシャルの違いに依存します。固定距離のオブジェクトの特異点に近い場合、この差は大きくなるため、シフトはシフトしながら大きくなります。
ジェラルド

ジェラルドありがとう。そして、懐中電灯と観測者の両方が同じ時計で走っていても、ブラックホールからの距離がさまざまであれば、色の変化はないのでしょうか。(たとえば、懐中電灯自体が非常に重い場合)
frodeborli 2014年

懐中電灯が観測者の場所と同じ重力ポテンシャルを生成するのに正確に重い場合、正味の再シフトはなく、時計は同期して動作します。
ジェラルド

しかし、光自体もそのクロックレートの影響を受けますか?したがって、銀河の中心にあるブラックホールのような超巨大ブラックホールの近くにいると、遠くにある光源からのすべての光が赤方偏移して見えるのでしょうか。「グレート・アトラクター」はおそらくそのような情報源ですか?
frodeborli 2014年
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