Làm thế nào để trọng lực ảnh hưởng đến bước sóng của ánh sáng?

Nếu, theo giả thuyết, tôi và đèn pin chạy bằng tên lửa của tôi rơi thẳng về phía trung tâm của một lỗ đen. Đèn pin cách tôi vài km trong hành trình của chúng tôi về phía trung tâm của lỗ đen, nhưng vì nó được trang bị tên lửa, nên nó có thể duy trì khoảng cách chính xác với tôi trong một thời gian.

Điểm mấu chốt là; Khoảng cách giữa tôi và đèn pin của tôi là không đổi miễn là tôi đang quan sát nó.

Các photon phát ra từ đèn pin rõ ràng sẽ không được cung cấp năng lượng tên lửa - và chúng sẽ bị ảnh hưởng bởi trọng lực của lỗ đen.

Ánh sáng tôi nhìn thấy từ đèn pin sẽ được chuyển sang màu đỏ hoặc xanh lam, mặc dù khoảng cách giữa tôi và đèn pin thân yêu của tôi được duy trì?

Nếu vậy; chuyển đổi vị trí của tôi và đèn pin của tôi, nó có thay đổi màu sắc tôi quan sát không?

Nếu chúng ta tắt tên lửa trên đèn pin, tôi cho rằng nó sẽ bị dịch chuyển đỏ bất kể điểm nào gần với điểm kỳ dị nhất và cường độ của dịch chuyển đỏ sẽ xuất hiện để tăng tốc?

gravity redshift

— frodeborli
nguồn

Một câu trả lời một phần: Thế năng hấp dẫn càng thấp thì đồng hồ càng chậm, xem sự giãn nở thời gian hấp dẫn . Điều này có nghĩa, miễn là đèn pin của bạn ở phía sau bạn trong khoảng cách không đổi, nó sẽ xuất hiện màu xanh chuyển sang bạn. Với các vai trò được trao đổi (ánh sáng bên dưới bạn trong khoảng cách không đổi), nó xuất hiện thay đổi màu đỏ. Do tính không đồng nhất của trường hấp dẫn, sự dịch chuyển tăng theo thời gian, trong khi rơi vào khoảng cách không đổi.

Đây được gọi là sự thay đổi Einstein, không giống như hiệu ứng doppler. Hiệu ứng doppler được gây ra bởi một vận tốc đối tượng so với người quan sát.

— Gerald
nguồn

Để làm rõ sự hiểu biết của tôi về câu trả lời của bạn. Có hai yếu tố ảnh hưởng đến lượng dịch chuyển đỏ; tốc độ đồng hồ ở người quan sát - đồng hồ nhanh hơn so với nguồn có nghĩa là chuyển hướng và ngược lại, và dịch chuyển đỏ hấp dẫn. Do độ dốc của trọng lực tăng theo cấp số nhân, tôi nghi ngờ chúng ta sẽ còn thấy nhiều sự thay đổi hơn nữa, điều gì được tính bằng sự giãn nở thời gian hấp dẫn?

— frodeborli

Đồng hồ nhanh hơn (do tiềm năng cao hơn) của người quan sát so với nguồn có nghĩa là dịch chuyển đỏ. Lượng dịch chuyển phụ thuộc vào sự khác biệt của thế năng hấp dẫn. Vì sự khác biệt này cao hơn khi gần với điểm kỳ dị đối với các vật thể có khoảng cách cố định, sự dịch chuyển tăng lên trong khi rơi xuống.

— Gerald

Cảm ơn bạn Gerald. Và nếu cả đèn pin và người quan sát đều chạy cùng một đồng hồ, trong khi vẫn ở các khoảng cách khác nhau từ lỗ đen, liệu sẽ không có sự thay đổi về màu sắc? (Ví dụ: nếu đèn pin tự nó rất nặng)

— frodeborli

Nếu đèn pin chính xác nặng đến mức tạo ra tiềm năng hấp dẫn tương tự như tại vị trí của người quan sát, thì sẽ không có sự thay đổi mạng và đồng hồ sẽ chạy đồng bộ.

— Gerald

Nhưng bản thân ánh sáng cũng bị ảnh hưởng bởi tốc độ xung nhịp đó? Vì vậy, việc ở gần một lỗ đen siêu lớn, chẳng hạn như một lỗ ở trung tâm thiên hà của chúng ta, sẽ làm cho tất cả ánh sáng từ các nguồn ở xa trông có vẻ bị lệch? "The Great Attractor" có thể là một nguồn như vậy?

— frodeborli