Frage von DanielHatFragen, 21

Schwarze Löcher haben eine so starke Gravitation wodurch selbst Licht verbogen wird. Wird es durch die Gravitation über 300000 km/s beschleunigt?

Hallo. Brauche Physikexperten.

Also im Physikunterricht war das letzte Thema "Schwarze Löcher". Es war eher so ein 08/15 Thema kurz vor den Ferien. Aber das Thema interessiert mich sehr und im Internet bzw. Wikipedia ist es zu kompliziert und auch nirgends wirklich beantwortet.

Die Gravitation von schwarzen Löchern ist so stark das sie Licht verbiegen können also es anziehen und vom Kurs abbringen. Wenn ein Planet von seiner Umlaufbahn abgebracht wird durch stärkere Gravitation dann wird er doch beschleunigt.

Funktioniert das selbe mit Licht nicht auch? Bin ich vielleicht der Allererste der drauf kam und jetzt bewiesen hat das Licht bzw. überhaupt etwas Überlichtgeschwindigkeit erreichen kann? Ich find's sehr plausibel. Ist da etwas dran?

Danke für Antworten und falls du mit der Theorie groß rauskommst machen wir 50/50 ;)

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von SlowPhil, 6

Schwarze Löcher haben eine so starke Gravitation wodurch selbst Licht verbogen wird.

Verbreiteter Irrtum. Es bedarf keines Schwarzen Lochs, um Licht zu verbiegen, das schafft jeder gravitierende Körper mehr oder weniger gut, je nachdem, wie schwer und wie kompakt er ist.

Anhand dessen, dass die Schwerkraft der Sonne das Licht der Sterne hinter ihr sichtbar ablenkt, hat Arthur Eddington 1919 erstmals Einsteins ART überprüft.

Das besondere an Schwarzen Löchern ist, dass sie einen Ereignishorizont ausbilden, eine lichtartige Fläche, die sich von Licht wie Materie nur in einer Richtung durchqueren lässt, weil ab hier jeder Zeitpfeil nach innen zeigt und eine Rückkehr zumindest einer Bewegung in die relative Vergangenheit gleichkäme.

Wird es durch die Gravitation über 300000 km/s beschleunigt?

Nein. Könnte man meinen, ist aber nicht. Es wird auch nicht abgebremst, wenn es sich nach »oben« bewegt. Es ändert sich nicht die Geschwindigkeit, sondern die Frequenz des Lichts.

Man kann vom Standpunkt eines weit entfernten Beobachters sogar behaupten, dass das Licht in größerer Nähe zum gravitierenden Körper langsamer laufe, was aber gemeinhin als verlangsamte Zeit beschrieben wird.

Ein lokaler, stationärer Beobachter am Ort (r,ϑ,φ) - wobei r eine »Umkugel« um den Ursprung markiert und ϑ und φ die Richtung vom Ursprung aus angeben, ähnlich wie auf der Erde die geographische Breite und Länge - wird die Vakuumlichtgeschwindigkeit immer zu c messen. Wenn dieser Beobachter eine Zeitspanne Δτ misst, so ist gemäß der nach dem Physiker Karl Schwarzschild (gefallen 1916) benannten Schwarzschild-Metrik

(1) (Δτ)² = (Δt)²(1 – 2µ/r),

wobei µ = G·M/c² der Gravitationsradius  und 2µ der Schwarzschildradius des Himmelskörpers heißt. Der Ereignishorizont eines Schwarzschild - Schwarzen Lochs (eines, das weder geladen ist noch rotiert) liegt bei r=2µ, wo der Faktor (1 – 2µ/r) verschwindet. Die Zeit eines stationären Beobachters würde dort rechnerisch stehen bleiben.

Übrigens ist r keinesfalls der Abstand eines Körpers oder Beobachters vom Ursprung. Nach der Schwarzschild-Metrik ist nämlich das Längenquadrat einer kleinen Strecke am Ort r

(2) (ds)² =  (dr)²/(1 – 2µ/r),

ist also länger als sie nach unseren üblichen Vorstellungen von Geometrie »sein sollte«. Diese Verzerrung ist das, was man »Raumkrümmung« nennt und nur sehr bedingt etwas mit dem beliebten Modell vom ausgebeulten Gummituch zu tun hat.

Für r < 2µ wird der Faktor negativ.

Das heißt, r verhält sich dort wie eine Zeitkoordinate - sie ist eine. Wer sich bei r < 2µ befindet - im Schwarzschild-Fall - wird nicht einfach mit großer Kraft zu einem im räumlichen Abstand r befindlichen Ursprung gezogen, sondern befindet sich in einem kollabierenden Bereich des Kosmos, wobei r/c ein Maß für die Zeit ist, die bis zum totalen Zusammensturz noch bleibt. Auch dieser Beobachter würde aber immer noch die Lichtgeschwindigkeit zu c messen, wenn er denn überhaupt messen sollte.

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Die Vorstellung von Licht, das durch Gravitationsfelder abgebremst und beschleunigt wird, beruht auf der alten Vorstellung von Licht als Korpuskeln, die jeden Körper mit c verlassen, diese Geschwindigkeit aber nicht unbedingt beibehalten müssen.

Sie wurde zunächst im 18. Jahrhundert vom Schotten John Michell und später vom Franzosen Pièrre Simon de Laplace vorgeschlagen und gilt als Vorläufer der Theorie von Schwarzen Löchern. Sie nahmen an, dass die größten und schwersten Sterne dunkel seien, weil ihr eigenes Licht auf sie zurückfalle. Schwarze Löcher im Einstein/Schwarzschild'schen Sinne wären solche klassischen Körper jedoch nicht, da die klassische Mechanik keine Ereignishorizonte kennt. Das schneller gewordene Licht könnte ja irgendwie doch noch so an Fahrt gewinnen, dass es den Körper verlassen könnte.

Das ist in der Relativitätstheorie anders, weil die Zeit in die Geometrie einbezogen ist und Überlichtgeschwindigkeiten Punkte in einem so genannten raumartigen Abstand miteinander verbinden, die keine bestimmte zeitliche Reihenfolge haben. Eine solche Bewegung implizierte also Reisen in die Vergangenheit mit all ihren Paradoxa, und dies gilt auch für das Verlassen eines SL.

Antwort
von AntonS96, 16

Nichts ist schneller als die Lichtgeschwindigkeit, mit der Ausnahme schlechter Nachrichten.

Antwort
von Neutralis, 21

Nö. Wenn Licht zum Boden fällt, wird es nicht schneller, es kommt nur zu einer Blauverschiebung. 

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