Saat materi mendekati lubang hitam, apakah ia mempercepat?

Jika demikian, bagaimana kita tahu kecepatannya? Tidakkah waktu melambat seiring dengan meningkatnya gravitasi? Jika waktu melambat di sekitar lubang hitam, mungkinkah materi sebenarnya tidak mempercepat?

black-hole gravity

— dwstein
sumber

Selain jawaban RobJeffries, jika Anda sangat tertarik, terbiasa dengan Relativitas Umum dan memiliki sedikit sisa waktu, saya dapat merekomendasikan youtube.com/watch?v=BdYtfYkdGDk video ini memberi kuliah tentang cara kerja fisika lubang hitam. Percepatan dan perlambatan dibahas di sana juga.

— AtmosphericPrisonEscape

Itu tergantung dari kerangka acuan mana kita mengukur kecepatan objek

— Donald Duck

Jawaban:

Jawabannya adalah ya atau tidak atau mungkin keduanya.

Ambil contoh sederhana. Jika sesuatu jatuh bebas ke arah lubang hitam di sepanjang jalur radial, dan diamati oleh seseorang yang jauh dari lubang hitam, kecepatannya (menurut pengamat jauh) diberikan oleh (mis. lihat bab 6 dari Menjelajahi Lubang Hitam oleh Taylor, Wheeler & Bertschinger - tersedia secara bebas) di mana adalah jari-jari Schwarzschild dan tanda negatif hanya menunjukkan kecepatan batin dengan menurun.

v = - (1 - \frac{r_{s}}{r}) {(\frac{r_{s}}{r})}^{1 / 2} c,

$v = -\left(1 - \frac{r_s}{r}\right)\left(\frac{r_s}{r}\right)^{1/2}c\, ,$

r_{s}

$r_s$

r

$r$

Jika Anda memplot fungsi ini (lihat Gbr.2 di Ch.6 dari Taylor et al. - tersedia secara bebas), Anda akan melihat bahwa pada awalnya besarnya kecepatan meningkat ketika berkurang, tetapi ketika kemudian dan objek jatuh tampaknya terhenti (sebenarnya, karena cahaya dari objek secara gravitasi berubah merah, ini mungkin tidak benar-benar diamati). Namun, jika kecepatan pertama meningkat dan kemudian melambat, maka harus melalui maksimum! $r$ $r\rightarrow r_s$ $v \rightarrow 0$

Kecepatan maksimum yang diamati dalam skenario ini dicapai pada dan . $r=3r_s$ $0.384c$

Tentu saja kisah ini berbeda untuk pengamat yang berbeda. Jika Anda adalah objek jatuh maka kecepatan Anda terus meningkat melalui horizon peristiwa dan menuju singularitas. Di sisi lain, seorang pengamat yang entah bagaimana bisa melayang tepat di atas horizon peristiwa akan mengukur kecepatan objek jatuh tepat di bawah saat melintas. $c$

— Rob Jeffries
sumber

Untuk pertanyaan ini, dengan tidak adanya ya atau tidak ada sedikit atau tidak ada validitas dalam perinciannya.

— John

@ John apa komentar Anda? Tidak ada jawaban ya / tidak tanpa menentukan kerangka referensi dan sesuai dengan pengukuran siapa. Selamat datang di GR.

— Rob Jeffries

@RobJeffries Pertanyaan diajukan dalam format ya atau tidak; detail penting meskipun mereka harus mengikuti pembukaan yang paling singkat dan langsung: ya atau tidak [...].

— John

@ John Black and white menjawab untuk dunia hitam dan putih? Jawabannya adalah ya atau tidak. Saya sekarang telah mengeditnya di atas, tetapi sepertinya tidak perlu untuk menjawab 15 baris.

— Rob Jeffries

@dwstein Ya. Jika lubang hitam memiliki jari-jari Schwarzschild 1 km, misalnya, kita akan melihatnya berakselerasi ke 38,4% dari kecepatan lampu saat 2 km di atas cakrawala acara. Kemudian akan tampak melambat hingga berhenti saat mendekati cakrawala peristiwa, tetapi juga menjadi lebih dan lebih bergeser merah dan gelap. Rata-rata kita akan melihat foton terakhir dari foton setelah waktu yang cukup singkat.

— Steve Linton

Pelebaran waktu hanya relevan dari perspektif seseorang yang jauh dari lubang hitam. Dekat dengan lubang hitam waktu masih maju ke depan pada apa yang tampaknya menjadi tingkat normal untuk seseorang yang dekat dengan lubang hitam. Film Interstellar memiliki gambaran besar fenomena ini, dengan astronot Copper dan Brand di planet Miller, dekat lubang hitam, menghabiskan hanya beberapa jam, tetapi astronot Romilly menua dekade ketika ia tetap jauh dari planet ini. Copper dan Brand tidak mengalami perubahan dalam perjalanan waktu, dari perspektif mereka.

Materi yang jatuh ke dalam black hole tidak akan mengalami perubahan dalam perspektif waktu, sehingga tidak akan tampak berubah kecepatan, selain dari apa yang diharapkan oleh gaya tarik gravitasi.

— Bob516
sumber