Dado que la luz se puede ‘doblar’ alrededor de una fuente de campo gravitacional intenso como un agujero negro, ¿podría uno definir un índice de vacío refractivo en ese punto?

En realidad (y le pido perdón a mis colegas más instruidos aquí por contradecirlos) sí, es posible caracterizar una lente gravitacional usando un índice efectivo de refracción: para un campo gravitatorio débil y estático, esto será [matemáticas] n \ simeq 1 – 2U / c ^ 2 [/ math], donde [math] U ({\ bf r}) = – G \ int ~ d ^ 3 {\ bf r} ‘\ rho ({\ bf r}’) / | {\ bf r} ‘- {\ bf r} | [/ math] es el potencial gravitacional newtoniano. Esto se discute en los libros de texto estándar sobre lentes gravitacionales, por ejemplo, lentes gravitacionales de Schneider et al. (Springer, 1999).

Este índice efectivo de refracción puede usarse para describir una lente gravitacional (por ejemplo, una estrella) como una lente astigmática, y calcular sus propiedades ópticas básicas.

Eso no quiere decir que el vacío en realidad actúa como un medio. Si fue allí para medir la velocidad de la luz utilizando una medición local, descubrirá que sigue siendo la misma velocidad de vacío de la luz, [matemática] c [/ matemática]. Solo cuando se considera la totalidad de un camino de luz cuando se acerca a una fuente de gravedad, se dobla y finalmente se detecta, este índice efectivo de refracción se convierte en una herramienta útil. Por lo tanto, es un efecto estrictamente no local, a diferencia del índice de refracción de un medio como el vidrio o el agua, que es una propiedad local de ese medio en cualquier punto por el que pase el rayo de luz.

La respuesta es ambas, si y no. El índice de refracción es el resultado de diferentes velocidades de la luz a través de un medio. En este caso, el medio sigue siendo el mismo, un vacío, por lo que no siempre la velocidad sigue siendo “c”. Pero la respuesta es más compleja que eso.

La velocidad de la luz SIEMPRE es “c”, incluso en las proximidades de un agujero negro. La pregunta se convierte en ¿qué es la velocidad? La velocidad es distancia / tiempo. El tiempo pasa más lentamente y el espacio se contrae cerca de un agujero negro, pero “c”, que es en esencia la relación entre el espacio y el tiempo, permanece igual. Es este mismo efecto el que hace que la luz se doble. Si “c” viaja menos distancia (espacio contraído) en el tiempo que corre más lentamente (un segundo tarda más en pasar cerca de un agujero negro) ¿viaja más lentamente que “c”? No si se mide en su propio entorno.

A2a: No, por dos razones, la refracción es un mecanismo físico bastante diferente y es isotrópico dentro de un material de composición constante. El proceso de doblar la luz alrededor de un agujero negro no es nada así, por lo que cualquier intento (como una estimación de curvatura) no agrega nada a la física, excepto pensamientos engañosos.

No en ningún sentido no trivial. Hay una diferencia entre la metáfora y la realidad … mejor no mezclar los modelos.

Puede modelar el efecto de ver un fondo alrededor de un agujero negro con una lente, sí. Básicamente, elige su índice de refracción y muele la lente a la forma que lo hace funcionar, por lo que es arbitraria. Se supone que los fondos de las copas son buenos.

OTOH: la luz cae hacia las fuentes de gravedad usando exactamente la misma física que todo lo demás …

Einstein dijo que pensar en la flexión de la luz en un campo de gravitación como una serie de ascensores ascendentes. (” La evolución de la física ” © 1938 por Albert Einstein y Leopold Infeld página 220.)

La luz ingresa al elevador en un nivel más alto en el lado lejano mientras viaja hacia nosotros y luego sale más abajo de nuestro lado; haciendo que la luz que estaba más alejada de la superficie de la fuente de gravedad se doble hacia nosotros creando la ilusión de que la imagen está en un ángulo más amplio lejos de nuestro Sol (lente gravitacional) de lo que estaría si el Sol no estuviera cerca de su trayectoria viajando espacio vacío sin aberración cromática de medios cambiantes. Einstein también dijo que pensar en la curvatura de la luz en un nuevo medio debido a la altura de las olas; debido a la diferencia en la velocidad de la luz de las nuevas curvas de luz media debido a que la altura de la ola tarda más en ajustarse a medida que ingresa a la velocidad más lenta de un prisma de vidrio transparente en un ángulo que extiende la luz blanca en un espectro de colores. Esto también indica que hay una inversión de la relación entre la longitud y la altura de la luz. La luz roja de onda larga tiene menos desviación de su trayectoria que la luz azul de longitud de onda más corta indica que la altura de onda de la luz roja es más corta que la altura de onda más alta de la luz azul.

A2A; Viktor Toth tiene la respuesta correcta. Es posible definir un índice efectivo de refracción basado en el potencial gravitacional.

La luz todavía se mueve en c, pero si uno coloca varios deflectores de modo que se reanude el camino original, habrá una desaceleración efectiva de c en que la luz habrá tomado más tiempo para llegar al observador que un camino puramente recto. Por lo tanto, este índice de refracción puede considerarse que en realidad ralentiza la luz (aunque es un mecanismo físico diferente al de la luz que se mueve a través de un medio).

Este retraso de tiempo puede usarse para medir el potencial gravitacional. Esta es una de las formas en que pueden medirse parámetros cosmológicos como la constante de Hubble.

La constante de Hubble de los retrasos de tiempo de la lente gravitacional

No El índice de refracción es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la de un medio donde se ralentiza. La luz no se ralentiza durante la lente gravitacional, por lo que la analogía es incorrecta.

No. El índice de refracción de un fluido es constante, no importa cuán cerca esté de un objeto masivo. La curvatura de la luz en el vacío, cerca de un objeto masivo, aumenta cuanto más te acercas al objeto. Por lo tanto, la flexión no depende de las propiedades del vacío, sino de la cercanía del objeto masivo.

El objeto masivo no tiene que ser del tamaño de un agujero negro. Una estrella ordinaria es bastante masiva para doblar la luz. Esta curva, predicha por Einstein, se detectó y cuantificó midiendo la posición observada de una estrella distante cuando su luz pasó cerca del sol durante un eclipse total, cuando la luz de la estrella no se vio abrumada por el brillo total del sol.

El índice de refracción del vacío no cambia en realidad, el agujero negro hace que todo el espacio se mueva al dominar sobre el tejido espacial por su masa masiva

Si hay un agujero negro allí, entonces no es un vacío. Un vacío es la ausencia de materia.

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