Wenn Licht keine Masse hat, wie kann es von schwarzen Löchern verschluckt werden?
Licht besteht aus Photonen, ein schwarzes Loch ja eine massereiche Gravitationsquelle. Weswegen ist es nun so, dass kein Licht aus dem schwarzen Loch herausdringen kann, wenn Photonen, das Licht selbst massefrei sind? Wie kann etwas, was keine Masse besitzt von Gravitation beeinflusst werden?
7 Antworten
Wie Einstein in einem Nachtrag zu seinem wohl berühmtesten Werkes "Zur Elektrodynamik bewegter Körper"Annalen der Physik, Bd17, 1905, " Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energiegehalt abhängig?" Annalen der Physik Bd18, 1905 feststellte gibt es eine Äquivalenz zwischen Energie und Masse.
Ein Photon enthält Energie, also auch Masse und wird daher von der Gravitation beeinflusst.
Hier geht es ja mehr ums grobe Verständnis und nicht ums Eingemachte. Natürlich muss man relativistisch bleiben wenn man erst einmal damit anfängt und daraus folgt der Rest ja.
weil gravitation nicht direkt etwas mit masse zu tun hat. das ist veralterte newtonsche physik, die für photonen nicht gültig ist.
https://www.gutefrage.net/frage/hat-licht-eine-masse-und-wenn-ja-welche#answer115373620
Direkt angezogen wird es ja nicht, das Licht fällt sozusagen hinein. Das schwarze Loch verzerrt denn Raum so stark, das eben, grob gesagt, ein Loch in der Raumzeit einsteht und das Licht dort hineinfällt.
Ist jetzt aber sehr grob veranschaulicht.
Das nennt man Gravitationslinse. Bei einem Schwarzen Loch ist der Gravitationslinseneffekt so stark, dass Licht, wenn es erst einmal hinein geraten ist, wie bei einer Totalreflexion nicht mehr hinausgelangen kann, weil die Raumzeit zu sehr gekrümmt ist. (Durch die Krümmung der Raumzeit entsteht bei jedem Objekt mit Masse ein solcher Gravitationslinseneffekt, welcher mit der Masse und Dichte im positiven Sinne und seiner oberflächlichen Größe im negativen Sinne beeinflusst wird.)
der raum selbst hat auch keine masse, und trotzdem wird er von einem schwarzen loch gekrümmt. und dort ist diese krümmung/verzerrung eben so stark, dass die photonen sich trotz lichtgeschwindigkeit nicht mehr vom fleck bewegen können, weil der raum durch den sie sich bewegen unendlich gekrümmt wird.
Nach der allgemeinen Relativitätstheorie ist die Krümmung der Raumzeit identisch mit der dort vorhandenen Energie/Masse (zuzüglich Impuls, um genug Größen zu haben, um eine mehrdimensionale Krümmung zu erhalten).
Wobei man hier etwas achtgeben muss, denn diese Gleichsetzung (welche in einer Pseudomasse für das bewegte Photon resultiert) funktioniert zwar (von der Vorstellung her) "qualitativ", aber quantitativ haut es nicht hin. Setzt man die (aus E=m*c^2 und E=h*v erhaltene) Masse in die Newtonsche Gleichung ein, bekommt man einen Wert für die Photonengravitation, der um ca. den Faktor 2 falsch ist.
So kann man es also nicht rechnen. Strenggenommen muss man mit einem Energie-Impuls-Tensor rechnen, der zwar bei makroskopischen Objekten durchaus auch von der Masse abhängt, beim Photon aber nicht. Ein Photon braucht somit gar keine Masse, um der Gravitation zu unterliegen, es genügt das Konzept der Raum-Zeit-Krümmung.
Eigentlich ist es auch nachvollziehbar: wenn man schon relativistisch mit E=m*c^2 beginnt, kann man nachher nicht einfach mit der (klassischen) Formel (Newton) weitermachen.
Das genügt nur für eine grobe, qualitative Vorstellung.