Warum können schwarze Löcher Licht schlucken obwohl Licht keine Masse hat?

7 Antworten

weil gravitation nicht direkt was mit masse zu tun hat.

du denkst wahrscheinlich an das Newtonsche gravitationsgesetz wie man es in der schule lernt, F= G * m1 * m2 / r² und glaubst daher, die gravitation wäre einfach nur proportional zur masse.

das Newtonsche gravitationsgesetz stellt aber nur eine näherung an die allgemeine relativitätstheorie (die heute gültige theorie zur beschreibung der gravitatio) dar, welche z.B. im fall von photonen ganz sicher nicht mehr gültig ist. hier musst du schon wirklich direkt die allgemeine relativitätstheorie bemühen.

hier wird der effekt den wir gravitation nennen hervorgerufen durch eine krümmung der raumzeit selbst, in welcher sich die objekte bewegen. wenn nun z.B. in der nähe der sonne eine starke krümmung herrscht, dann wird die bahn eine vorbeifliegenden objekts dadurch abgelenkt. da dies nur durch die veränderte eigenschaft des raums selbst geschieht, ist es völlig egal ob das vorbeifliegende objekt eine masse hat oder nicht. *

übrigends werden photonen nicht nur von der gravitation abgelenkt, sie üben auch obwohl sie masselos sind selbst eine gravitationswirkung aus. in der allgemeinen relativitätstheorie ist der quellterm für die raumkrümmung aber nicht einfach bloß die masse, sondern ein etwas komplizierterer ausdruck namens energie-impuls-tensor. darin gibt es insgesamt 16 komponenten (nicht alle unabhängig), und darin stehen z.B. energiedichte, impulsdichte, usw... . da die masse eines objekts einen beitrag zu seiner energie liefert, liefert sie somit auch indirekt einen gewissen beitrag zur gravitation (in manchen fällen eben den größten, sodass man als gute näherung wieder auf das newtonsche gravitationsgesetz kommt). photonen haben zwar keine masse, aber natürlich sehrwohl energie und impuls, und damit bewirkten sie auch einen gravitationseffekt.

* eigentlich könnte man sogar in der Newtonschen physik davon ausgehen, dass masselose objekte (soweit die im rahmen der klassischen physik überhaupt sinn machen) von der gravitation abgelenkt werden. die gravitationsbeschleunigung (nicht die kraft) ist nämlich ohnehin von der masse unabhängig (die kürzt sich raus), und daher kann man auch die ablenkung von masselosen teilchen im gravitationsfeld der sonne in der klassischen physik berechnen. es kommt halt ein falscher wert dabei raus, während die allgemeine relativitätsthteorie korrekte vorhersagen macht

Irgend so ein Relativitätstheorie Gdöns😄.

Die Gravitation beeinflußt Lichtwellen. Licht von aussen wird abgelenkt und in eine Kreisbahn gezwungen. Licht von innen vermutlich auch, damit bleibt es schwarz.

Wie beeinflusst Gravitation Lichtwellen

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@837373

Oioioi, bin kein Einstein. Lichwellen haben eine Energie und sind sehr schnell. Energie und Masse sind nahe Lichtgeschwindigkeit austauschbar. Gravitation beeinflusst Masse und damit auch Licht.

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Lichtteilchen haben einen Impuls. Damit auch eine Masse. So funktionieren auch Sonnensegel. Also, zumindest würden Sie dies 🤔. Zudem krümmen große Massen den Raum. Dadurch wird auch das Licht von außen scheinen war gekrümmt. Gravitation ist nur ein von uns wahrnehmbarer Effekt der Raumkrümmung.

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Wow, endlich mal eine gute Frage.

Dass die starke Gravitation eines SLs selbst Licht zurückhält, ist eine verbildlichte Darstellung eines etwas komplexeren Sachverhaltes.

Richtig ist, dass Photonen keine Ruhemasse haben, es gibt ja auch keine ruhenden Photonen.

Was Photonen aber haben (oder vielmehr SIND), ist Energie.

Die Gravitation (nicht nur eines SLs sondern jedweder Masse) entzieht dem Photon Energie. Da die Geschwindigkeit eines Photons konstant ist, kann es schonmal keine Bewegungsenergie sein. Wie kann ein Photon Energie verlieren? Über die Frequenz.

Ein Photon das sich entgegengesetzt zu einer Masse bewegt, verringert seine Frequenz. Das kann man sogar beobachten. Licht das aus der Umgebung eines SLs abgestrahlt wird, ist rotverschoben. Es wird um so stärker rotverschoben, je näher die Quelle dem SL ist. Übertritt die Quelle den Schwarzschildradius - die Fallbeschleunigung überschreitet hier die Lichtgeschwindigkeit, wird die Wellenlänge unendlich lang; es kommt kein Licht mehr raus.

Im Universum bewegt sich Licht immer entgegengesetzt von einer Masse.

Zb von der Erde weg.....

Es bewegt sich aber auch immer auf eine Masse zu , zb von der Erde weg zum Jupiter.

Also muss sich , deiner Aussage nach, die Frequenz gleichzeitig veringern und wieder erhöhen. Denn in Richtung zur Masse muss sie sich dann auch ändern, nämlich erhöhen.

Ist die Frequenz 0 dann fliegt es doch einfach , ohne zu schwingen, gerade aus .....

Oder bleibt das photon dort stehen, wo es ist? Dann nimmt es dort aber den Platz ein und nichts kommt daran vorbei, ins schwarze Loch.

Oder fliegt es dann rűckwarts in das schwarze Loch? Dann muss es aber wieder eine Frequenz haben , die sich blauverschiebt, weil es zur Masse fliegt.

So ganz schlűssig ist deine Aussage nicht , wie viele andere Aussagen zu schwarzen Löcher auch....

Wenn kein Licht mehr heraus kommt dann kommt auch keine Energie mehr heraus . Angeblich kommt aber die Hawkingstrahlung heraus. ....

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@Blume8576

Wo fange ich an?

Wenn Locht sich zwischen zwei Massen bewegt, wird dessen Frequenz von beiden Massen beeinflusst. Genauso, wie du das beschrieben hast. Beachte bei deinem Beispiel, dass die Gravitation des Jupiters aufgrund der beträchtlichen Entfernung einen geringeren Einfluss hat, als die der Erde. Und der Einfluss der Erde ist schon schwach genug.

Was mit einem Photon passiert, welches eine Frequenz von null hat, dürfte ziemlich interessant sein. Es ist dann zumindest nicht mehr messbar. Ich müsste jetzt mal selber nachlesen, ob es wirklich kehrt macht. Die gekrümmte Raumzeit hat ja auch eine Auswirkung auf die Bewegungsrichtung des Photons.

Licht , das sich auf ein SL zubewegt, ist tatsächlich blauverschoben, und zwar extrem. Würde es in der Nähe des Ereignishorizontes einen stillstehenden Beobachter geben (was nicht geht) würde er Gammastrahlung dedektieren.

Hawkingstrahlung ist keine Strahlung, die "aus" dem SL kommt, sondern im äußerst nahem Bereich am Ereignishorizont entsteht. Durch den von Hawking beschriebenen Effekt wird dem SL dabei Energie = Masse entzogen. Lies dir mal den Artikel zur Hawkingstrahlung durch, ist sehr interessant.

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Hallo 837373,

eine gute Frage, denn in einem elektrischen Feld wird ja etwas elektrisch Neutrales nicht angezogen.

Aber: Gravitation ist anders, sehr anders.

Wie kann das Licht von schwarzen Löchern angezogen werden obwohl es keine Masse hat?

Nicht nur Schwarze Löcher, die bilden nur den Extremfall. Jede Gravitation zieht schier alles an, selbst Licht.

Immerhin hat Licht Energie, und wahrscheinlich hast Du schon mal die Gleichung "E = mc²" gehört oder gelesen. Ihre eigentliche Bedeutung ist:

  • Jede Art von Energie "wiegt was" und ist "träge", auch kinetische Energie, aus der Licht ausschließlich besteht.
  • Masse ist nichts anderes als zu einem Teilchen "kondensierte" Energie. Bis auf den konstanten Faktor c² ist die Masse eines Teilchens oder Körpers mit seiner Ruheenergie E₀ = mc², wie die Gleichung eigentlich lauten muss.

Damit lässt sich auch die Gravitationsrotscherschiebung erklären. Dass Gravitation auch eigentlich Masseloses anzieht, lässt sich aber auch fundamentaler erklären.

Der Weg zum Äquivalenzprinzip

Schon GALILEI erkannte, dass grundsätzlich alle Körper gleich stark beschleunigt werden, unabhängig von ihrer Masse.

NEWTON unterschied die Schwere Masse, die "Ladung" der Gravitation, begrifflich von der Trägen Masse, dem Proportionalitätsfaktor zwischen Kraft und Beschleunigung, stellte allerdings fest, dass sie gleich sind.

Kraft proportional zur Masse – das kennen wir sonst nur von Trägheitskräften. Gravitation verhält sich tatsächlich genauso wie eine Trägheitskraft, und das führte EINSTEIN zum Äquivalenzprinzip:

  • In einem Labor im freien Fall oder Orbit fühlt sich alles so an wie in einen Labor, das im freien Weltraum herumdümpelt bzw. sich geradlinig- gleichförmig bewegt (das Labor ist inertial).
  • In einem Labor, das gleichförmig beschleunigt wird, fühlt sich alles so an, als stünde es statisch in einem Gravitationsfeld.

Tatsächlich: Wenn ein Raumfahrzeug mit Borduhr U im freien Weltraum herumdümpelt und Du in einem Shuttle und Deiner Uhr Ώ fliegst von dort los und beschleunigst gleichförmig mit ca. 10 m⁄s², kannst Du Dich fast wie zuhause fühlen, zumindest was die Schwerkraft betrifft.

Du kannst die Situation sogar genauso beschreiben, als verharrest Du als einziger statisch in einem Gravitationsfeld, während das Schiff mit U frei fällt.

Abb. 1: Eine inertiale Uhr U und eine gleichförmig beschleunigte Uhr Ώ. Signale von U erreichen Ώ immer stärker rotverschoben und auseinandergezogen, und es gibt ein erstes Signal, das Ώ gar nicht mehr erreicht, solange sie ihre Beschleunigung fortsetzt. Dieses Signal markiert einen Ereignishorizont, und einen solchen gibt es auch bei Schwarzen Löchern.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung
 - (Physik, Astronomie, Licht)

Da Licht aus elektromagnetischen Wellen besteht, kann man es auch mittels Magnetkraft bzw. Gravitation beeinflussen. Und dass ein Schwarzes Loch Licht "schluckt", ist doch eigentlich nur ein Beleg dafür, dass die Schwerkraft des Loches das Licht daran hindert, sich in entgegengesetzter Richtung fortzubewegen. Damit hat die Lichtgeschwindigkeit einen Negativ-Wert.

Wie können die elektromagnetischen Wellen beeinflusst werden

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Gerade Magnetfelder haben normalerweise keinen Einfluss auf Lichtwellen, da die Photonen selbst nicht elektrisch geladenen sind.

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