Como a gravidade afeta o comprimento de onda da luz?

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Se, hipoteticamente, eu e minha lanterna alimentada por foguetes caíssemos diretamente em direção ao centro de um buraco negro. A lanterna está alguns quilômetros atrás de mim em nossas viagens em direção ao centro do buraco negro, mas, como é alimentada por foguetes, ela consegue manter a distância exata para mim por um tempo.

O ponto é; A distância entre mim e minha lanterna é constante desde que eu a observe.

Os fótons vindos da lanterna obviamente não seriam acionados por foguetes - e seriam afetados pela gravitação dos buracos negros.

A luz que vejo da lanterna mudaria para vermelho ou azul, mesmo que a distância entre mim e minha querida lanterna seja mantida?

Se então; mudando de posição entre mim e minha lanterna, mudaria a cor que observaria?

Se desligarmos o foguete da lanterna, suponho que o redshift seria desviado, independentemente de qual estivesse mais próximo da singularidade, e a magnitude do redshift pareceria acelerar?

gravity redshift frodeborli
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Respostas:

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Uma resposta parcial: quanto menor o potencial gravitacional, mais lentos os relógios, consulte Dilatação do tempo gravitacional . Isso significa que, enquanto a lanterna estiver atrás de você a uma distância constante, ela parecerá deslocada para você. Com os papéis trocados (luz abaixo de você a uma distância constante), ele aparece com o deslocamento vermelho. Pela heterogeneidade do campo gravitacional, a mudança cresce com o tempo, enquanto cai em distância constante.

Isso é chamado de deslocamento de Einstein, que não é o mesmo que o efeito doppler. O efeito doppler é causado pela velocidade de um objeto em relação ao observador.

Gerald
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Para esclarecer minha compreensão de sua resposta. Existem dois fatores que afetam a quantidade de desvio para o vermelho; a velocidade do relógio no observador - um relógio mais rápido em relação à fonte significa mudança de azul e vice-versa, e o desvio gravitacional de vermelho. Devido à inclinação da gravitação que cresce exponencialmente, suspeitei que veríamos ainda mais mudanças do que o que é explicado apenas pela dilatação do tempo gravitacional?
Frodeborli
Um relógio mais rápido (devido ao maior potencial) do observador em relação à fonte significa desvio para o vermelho. A quantidade de deslocamento depende da diferença do potencial gravitacional. Como essa diferença é maior quando mais próximo da singularidade para objetos de distância fixa, o deslocamento aumenta enquanto cai.
Gerald
Obrigado Gerald. E se a lanterna e o observador estivessem funcionando no mesmo relógio, ainda a várias distâncias do buraco negro, não haveria mudança de cor? (Por exemplo, se a própria lanterna era muito pesado)
frodeborli
Se a lanterna fosse exatamente tão pesada para produzir o mesmo potencial gravitacional que o local do observador, não haveria uma mudança de rede e os relógios funcionariam de forma síncrona.
Gerald
Mas a própria luz também é afetada por essa taxa de clock? Então, estar perto de um buraco negro supermassivo, como o do centro de nossa galáxia, faria com que toda a luz de fontes mais distantes parecesse deslocada para vermelho? "O Grande Atrator" é possivelmente essa fonte?
Frodeborli