Si la luz no tiene masa, ¿cómo se siente atraída por la gravedad de un agujero negro?

En primer lugar, la luz tiene un doble carácter: partículas y ondas. Es cierto que la luz no tiene ninguna masa. La luz está compuesta de fotones, por lo que podríamos preguntar si el fotón tiene masa. El fotón es una partícula sin masa. Tiene energía e impulso, pero no tiene masa.

Ahora cuando dices que la luz es atraída hacia el agujero negro por su gravedad. Eso también es una declaración engañosa, ya que no se siente atraída, simplemente sigue la curvatura del espacio-tiempo. El espacio-tiempo que normalmente vemos o está a nuestro alrededor es plano o recto, por lo que la luz parece estar viajando en línea recta ya que sigue la curvatura del espacio-tiempo (que es plano / recto). Alrededor de un agujero negro, donde la curvatura del espacio-tiempo se distorsiona inmensamente, la luz sigue la curvatura del espacio-tiempo, que es extremadamente curva, por lo que la luz también se dobla, lo que es responsable del fenómeno de la lente gravitacional.

Considerando que la teoría general de la relatividad es la teoría correcta de la gravedad, la gravedad no debe considerarse como la “fuerza” entre dos objetos masivos, sino más bien la curvatura del espacio-tiempo.

En GR, la luz o los fotones viajan a lo largo de geodesias ‘nulas’ o ‘similares a la luz’. Estas son líneas rectas en Minkowski o espacio-tiempo plano. Pero alrededor de un agujero negro el espacio-tiempo es curvo, la métrica que gobierna es la métrica de Scharwzchild. Cuando resuelves la geodésica (al ir y salir), lo que obtienes es que la ‘geodésica nula radial saliente’ que se origina dentro de la región del agujero negro (dentro del horizonte de eventos) no puede escapar. De ahí que la luz quede atrapada dentro del agujero negro.

Entonces, la forma correcta de descubrir cómo viajan los fotones en un espacio-tiempo dado es resolver la geodésica nula.

PD: esta fue la pregunta que me motivó a estudiar GR.

En primer lugar, me gustaría iluminarte con la teoría de la relatividad de Einstein. Según esto, E = mc². Muestra claramente que la masa y la energía son intercambiables.

Y de acuerdo con la regla de conservación de energía en masa, la energía no se puede crear ni destruir, por lo que toda la masa se puede convertir fácilmente en energía.

Todos somos conscientes de la masa de que la luz está formada por fotones que no tienen existencia en caso de reposo. Pero aquí olvidamos que las entidades pequeñas con alta velocidad pueden tener dos masas. Una es la masa en reposo y otra es la masa en movimiento . Los fotones tienen masa en reposo cero, pero cuando se mueven con una velocidad de 3 * 100000000 m / s, definitivamente poseen una masa en movimiento muy alta. Y debido a esta masa en movimiento, experimentarán una fuerza de gravedad suficiente de BH.

Espero que esto ayude.

Pregúntate qué es la masa?

Creo que ahora piensas que la masa es materia ocupada por un cuerpo.

Pero de acuerdo con esta definición, no puedes entender esta pregunta.

La masa es algún tipo de energía que solo podemos convertir.

Según la primera ley de la termodinámica, la energía no se puede crear ni destruir, solo podemos transformarla.

Ahora hablemos de la luz,

La luz contiene pequeños paquetes de fotones cuya masa en reposo es cero, no esa masa cuando está en movimiento.

La masa de fotones es cero cuando está en reposo.

Y segun

E = Mc ^ 2

La masa se convertirá en energía cuando se mueva.

Desde aquí está claro que la masa también es una energía.

Como sabemos con el aumento de la velocidad, la masa aumenta, lo que significa más energía más masa.

Esto se puede entender fácilmente si considera la gravedad como una propiedad geométrica en lugar de una fuerza (como lo describe Einstein).

Considere el espacio como una lámina de goma y se colocan cuerpos celestes pesados ​​sobre él. Más pesado el cuerpo, más grande será la depresión geométrica creada a su alrededor (curvatura espacial) y cualquier objeto que se acerque a este cuerpo celeste más pesado tenderá a moverse hacia él porque todos los cuerpos se mueven solo en esta hoja.

(Esto también explica la curvatura de la luz por gravedad)

En el caso de los agujeros negros, la gran masa se concentra en un pequeño volumen, por lo tanto, la depresión creada es muy empinada, por lo tanto, cualquier partícula que se acerque a ella sería casi imposible escapar.

Una analogía vaga podría ser, las personas pueden cruzar pequeñas ondulaciones (más alto es el impulso más fácil de cruzar) en una carretera, pero a medida que las ondulaciones se vuelven más y más empinadas, la gente tendrá dificultades para cruzar. Igual es el caso con cualquier objeto / partícula que se acerca al agujero negro. (En este caso fotones)

En pocas palabras, el impulso que poseen los fotones no es suficiente para cruzar el abrupto gradiente de depresión creado por el agujero negro.

En la relatividad general, la gravedad afecta cualquier cosa con energía . Si bien la luz no tiene masa en reposo, todavía tiene energía y, por lo tanto, se ve afectada por la gravedad.

Si piensa en la gravedad como una distorsión en el espacio-tiempo ( a la relatividad general), no importa cuál sea el objeto secundario. Mientras exista, la gravedad lo afecta.

No, el agujero negro no atrae la luz. La luz es fotones y los fotones no tienen masa. Einstein vio la gravedad como una curvatura del espacio-tiempo. La presencia de masa (materia) deforma el espacio-tiempo y es esta deformación (curvatura) del espacio-tiempo lo que se llama gravedad.

Esto es lo que causa la revolución de la Tierra alrededor del Sol. Ahora en un agujero negro toda la masa está en la singularidad (Un espacio infinitamente pequeño en el centro de un agujero negro donde la densidad y la gravedad son infinitas). El espacio-tiempo alrededor del agujero negro está doblado infinitamente hacia la singularidad.

La luz viaja en línea recta. Un agujero negro dobla el espacio-tiempo a su alrededor y, por lo tanto, el camino de la luz. La luz solo sigue el camino doblado, no es atraída por el agujero negro. Entonces, cualquier cosa que tenga masa puede doblar la luz. Einstein demostró la relatividad general al demostrar que el sol dobla la luz. Sol, Tierra, Júpiter, Saturno, todos doblan la luz, pero la cantidad de desviación depende de cuán fuerte sea la gravedad. Por lo tanto, la desviación de la luz causada por la gravedad de la Tierra podría no ser medible. Pero en un agujero negro ya que el espacio-tiempo está doblado infinitamente hacia la singularidad, solo hay una forma que es hacia la singularidad. Todo lo que cruza el horizonte de eventos nunca vuelve.

La presencia de masa o energía dobla el continuo espacio-tiempo.

Ahora el agujero negro tiene una singularidad dentro del horizonte de eventos. Esta singularidad es en realidad una cantidad masiva de materia concentrada en un punto, por lo que tiene una densidad infinita y una curvatura infinita. Por lo tanto, el espacio en sí mismo se dobla en una curvatura infinita, por lo que la luz que ingresa al agujero negro no puede escapar ya que el espacio en sí mismo se curvó causando que la luz viaje en esos círculos del espacio-tiempo continuo.

Podría explicarse simplemente. Cuando cerca de un agujero negro, la luz todavía viaja en línea recta y no es atraída por el agujero negro. Parece estar atraída porque sigue la geometría del espacio-tiempo que está curvada por el agujero negro. como una línea recta dibujada en un papel, simplemente curva el papel y la línea parece estar curvada. Solo depende del marco de referencia que elijas, en el marco de referencia de la luz se desplaza en línea recta pero en tu referencia es flexión

Es así de simple.

Espero eso ayude.

Además de las respuestas existentes que ya son lo suficientemente buenas, se ha demostrado que la masa puede doblar el espacio con el efecto más profundo para las masas estelares. Se cree que esta curvatura del espacio es la causa de la gravedad. Además, cuando el espacio se dobla, la luz solo sigue la curva, como un vehículo en una carretera. Entonces, un objeto tan pesado como un agujero negro dobla el espacio a su alrededor, incluso la luz se dobla significativamente

Según la teoría de cuerdas, todo el cosmos no es más que un tejido de espacio y tiempo que puede ser doblado o curvado por campos gravitacionales inmensamente altos. Desde ese punto de vista, la luz siempre viaja viaja en una línea estelar. Es solo esa tela que se ha curvado por la gravedad del agujero negro.

Seamos claros, su pregunta es

” Si la luz no tiene masa, ¿cómo y cómo se ve afectada por la gravedad?”

Claramente ha utilizado la teoría de la gravedad de newtons como base para su pregunta …

ahora déjame darte una pequeña sorpresa …

la teoría de la gravedad de newtons ha sido rechazada ……

NO RECIENTEMENTE PERO HACE UN SIGLO POR EINSTINES RELITIVIDAD GENERAL …..

Bueno, la teoría de Newton no estaba completamente equivocada …

Yo diría que fue bastante incompleto …

Newton dijo que cualesquiera dos partículas o cuerpos que tengan masa aplicarían una fuerza entre sí … cuando la relatividad general establece que es la densidad de energía (en forma de materia o no) la que causa la fuerza gravitacional …

la fuerza gravitacional no es más que el cambio de geometría del espacio-tiempo causado por la energía

Esto se debe a que la luz viaja en el espacio y el campo gravitacional del agujero negro es tan fuerte que dobla el tiempo espacial absoluto, lo que resulta en una curva del espacio cerca del objeto masivo. La luz sigue su camino original a lo largo del espacio que ahora está curvado cerca del agujero negro, por lo tanto, la luz sigue un camino curvo hacia el agujero negro

Lo mantendré breve y simple

En primer lugar, sí, la luz es absolutamente sin masa, la otra respuesta aquí hace una distinción entre la masa en reposo y la masa en movimiento, pero ese es un concepto anticuado (y lamentablemente muchos libros de texto de secundaria todavía lo usan). Hoy la masa es solo masa, y cuando decimos masa, siempre queremos decir ‘masa en reposo, masa en reposo’

Ahora para responder a tu pregunta. Newton mintió cuando dijo que la gravedad es la fuerza entre las masas. Se supone que es ‘fuerza entre energías’. Los fotones tienen energías y, por lo tanto, son atraídos por la gravedad.

Pero aquí está lo extraño, aunque se sienten atraídos por la gravedad, su velocidad no cambia 😉

(Para ser sincero, cuando la gravedad nos atrae, incluso nuestra velocidad no cambia, eso es relatividad general)

Esa es una buena pregunta, incluso me encontré con esa pregunta. La respuesta muy simple a la pregunta es que (no tiene nada que ver con la masa de fotones) la luz se dobla debido a la curva en la tela del espacio-tiempo en este caso (agujero negro). la masa está allí que el espacio-tiempo se dobla tanto que la luz se dobla tanto que entra en el agujero negro y no hay interacción entre el agujero negro y los fotones, debido al espacio-tiempo doblado que se siente como la gravedad.

También debido a la curva en el espacio-tiempo causada por las galaxias, la luz se dobla. Este fenómeno se conoce como lente gravitacional.

la luz proveniente de la otra galaxia detrás de la galaxia en el frente se dobla debido a la curva en la tela del espacio-tiempo

Déjame darte una pequeña respuesta. El agujero negro dobla la curva del espacio-tiempo hasta el infinito. Imagine una superficie que es plana y hay un lugar con un pequeño agujero o en ángulo hacia abajo. Luego, si vierte agua, el agua se moverá hacia el agujero y luego hacia adentro. Así es la luz. Simplemente se está moviendo en la superficie y luego encontró un agujero y simplemente entró dentro del agujero. Eso no significa que tenga masa. Sigue viajando en línea recta. El agujero negro dobla la curva del espacio-tiempo y, a medida que la curva está demasiado baja, la luz entra.

masa de fotón es cero

Pero debido a la curvatura misma en el espacio-tiempo, se produce la dilatación del tiempo, por lo tanto, se producen lentes gravitacionales o la luz se dobla cerca de un agujero negro …

La gravedad dobla el espacio y la luz solo sigue la curvatura, todo en el espacio está influenciado por este cambio en la curvatura, incluso el tiempo, y mucho menos la luz.

La luz tiene masa según la teoría cuántica, contiene fotones que tienen masa y el agujero negro es una hipótesis …