En la física, el ligero u otras formas de la radiación electromágnetica de cierta longitud de onda que origina de una fuente puesta en una región de un campo gravitacional más fuerte (y que se podría decir para haber subido el " uphill" fuera de un pozo de la gravedad) será encontrado para estar de una longitud de onda más larga cuando es recibido por un observador en una región de un campo gravitacional más débil. Si está aplicada a las longitudes de onda ópticas esto se manifiesta mientras que un cambio en el color de la luz como la longitud de onda se cambia de puesto hacia el rojo (que la hace: menos enérgio, más largo en longitud de onda, y bajar en la pieza de la frecuencia) del espectro. Este efecto se llama el desplazamiento hacia el rojo gravitacional del y otras líneas espectrales encontradas en la luz también serán cambiadas de puesto hacia la longitud de onda más larga, o el " rojo, " final del espectro. Este cambio se puede observar a lo largo del espectro electromágnetico entero.

Encenderse que ha pasado el " downhill" en una región de demostraciones más fuertes de la gravedad un aumento correspondiente del en energía, y reputa gravitacional el azul cambiado de puesto .

Definición

El desplazamiento hacia el rojo se denota a menudo con el $z\; variable\; \backslash ,$.

$z=\; \backslash \; frac\; \{\backslash \; lambda\_o-\; \backslash \; lambda\_e\}\; \{\backslash \; lambda\_e\}$

Donde:

el $\backslash \; el\; lambda\_o\; \backslash ,$ es la longitud de onda de la radiación electromágnetica (fotón ) según lo medido por el observador. el $\backslash \; el\; lambda\_e\; \backslash ,$ es la longitud de onda de la radiación electromágnetica (fotón ) cuando está medido en la fuente de emisión.

El desplazamiento hacia el rojo gravitacional, la dislocación de la luz hacia el rojo, puede (para el caso de una estrella) se prediga usar la fórmula proporcionada en la teoría del de la relatividad general ( Albert Einstein : Relatividad - apéndice - apéndice III - la confirmación experimental de la teoría de la relatividad general) :

= {aproximado} \ frac {GM} {c^2r} del $z\_$

Donde:

$z\_\; \{aproximado\}\; \backslash ,$ es la dislocación de las líneas espectrales debido a la gravedad según lo visto por un observador lejano en el espacio libre . el $G\; \backslash ,$ es el constante gravitacional (la variable de Newton usada por Einstein mismo). el $M\; \backslash ,$ es la masa del cuerpo que la luz está escapando. el $c\; \backslash ,$ es la velocidad de la luz . el $r\; \backslash ,$ es el radio de la estrella que usted considera.

Usar la ecuación del energía-ímpetu que relaciona energía y longitud de onda de un fotón, el desplazamiento hacia el rojo gravitacional es equivalente a una pérdida de energía del fotón.

Historia

El debilitamiento gravitacional de la luz de las estrellas de la alto-gravedad fue predicho por el Juan Michell en 1783, usar concepto de s de Isaac Newton 'de luz como siendo compuesto de corpúsculos ligeros balísticos (véase: Teoría de la emisión). El efecto de la gravedad en luz entonces fue explorado por el Laplace y el Juan Jorge von Soldner (1801) antes Einstein rederived la idea del rasguño en su documento 1911 sobre luz y la gravitación.

El Philipp Lenard del plagio para el trabajo anterior de la citación Soldner acusó a Einstein - sin embargo, dado que la idea había caído hasta ahora en oscuridad antes de que Einstein la resucitara, es enteramente posible que Einstein era inconsciente de todo el trabajo previo sobre el tema. En todo caso, Einstein fue más lejos y precisó que una consecuencia dominante de cambios gravitacionales era la dilatación gravitacional del tiempo. Esto era genuino una nueva y revolucionaria idea.

Cosas importantes a la tensión

El lado receptor de la transmisión ligera debe ser situado en un potencial gravitacional de un más alto para que el desplazamiento hacia el rojo gravitacional sea observado. Es decir el observador debe ser " derecho; uphill" de la fuente. Si el observador está en un potencial gravitacional más bajo del que la fuente, un gravitacional Blueshift se puede observar en lugar de otro.
Las pruebas del

hechas por muchas universidades continúan apoyando la existencia del desplazamiento hacia el rojo gravitacional.
El desplazamiento hacia el rojo gravitacional del

no sólo es predicho por la relatividad general . Otras teorías de la gravitación apoyan desplazamiento hacia el rojo gravitacional, aunque sus explicaciones para porqué aparece varíen.
El desplazamiento hacia el rojo gravitacional del

no asume la solución métrica de Schwarzschild a la ecuación de campo de Einstein - en cuál el $M\; variable\; \backslash ;$ no puede representar la masa de ningún cuerpo giratorio o cargado.

Verificación inicial

Consideraban a un número de experimentadores demandados inicialmente para haber identificado el efecto usar medidas astronómicas, y el efecto eventual finalmente haber sido identificados en las líneas espectrales Sirius B de la estrella por W. Sin embargo, las medidas del efecto antes de los años 60 critiqued cerca (el e. ), Y el efecto ahora se considera haber sido verificado definitivo por los experimentos de la libra, de Rebka y de Snider entre 1959 y 1965.

El experimento de la Libra-Rebka de 1959 midió el desplazamiento hacia el rojo gravitacional en líneas espectrales usar una fuente terrestre de la gamma 57Fe. Esto fue documentada por los científicos del laboratorio de Lyman de la física en la Universidad de Harvard. Una verificación experimental común-citada es el experimento de la Libra-Snider de 1965.

Más información se puede considerar en las pruebas de la relatividad general .

Uso

El desplazamiento hacia el rojo gravitacional se estudia en muchas áreas de la investigación astrofísica .

Soluciones exactas

Una tabla de soluciones exactas de las ecuaciones de campo de Einstein consiste en el siguiente:

Desplazamiento hacia el rojo gravitacional contra la dilatación gravitacional del tiempo

Al usar relaciones relativistas de Doppler de s de la relatividad especial 'para calcular el cambio en la energía y la frecuencia (si se asume que ningún efecto Encaminar-dependiente de complicación tal como ésos causados por el Marco-que arrastra que gira los calabozos, entonces los cocientes gravitacionales de la frecuencia de Blueshift del desplazamiento hacia el rojo y son lo contrario de uno a, sugiriendo que el " seen" frecuencia-cambiar corresponde a la diferencia real en el clockrate subyacente . la Encaminar-dependencia debido al Marco-que arrastra puede entrar en el juego, que invalidaría esta idea y complicaría el proceso de determinar diferencias global-convenidas en tarifa de reloj subyacente.

Mientras que el desplazamiento hacia el rojo gravitacional se refiere se ve a qué, la dilatación gravitacional del tiempo se refiere a qué se deduce para ser " really" suceso una vez que se consideran los efectos de observación.

Fuentes primarias

" de Juan Michell del

; En los medios de descubrir la distancia, la magnitud etc. del stars" fijo; Transacciones filosóficas de la sociedad real (1784) 35-57, y lengüeta III

Albert Einstein, " El efecto de la gravedad en light" (1911)

Albert Einstein, " Relatividad: el Theory." especial y general; (@Project Gutenberg).
Libra y G. Rebka, " del

R.; Desplazamiento hacia el rojo gravitacional en Resonance" nuclear; Phys. 3 439-441 (1959)
Libra del

R. Snider; Efecto de la gravedad en radiation" gamma; Phys. 140 B 788-803 (1965) del Rev.
Libra del

R., " Pesaje de Photons" 17 2303-2311 (2000) clásica y de Quantum de la gravedad

Ver también:

Pruebas de la relatividad general
Principio de equivalencia
Dilatación gravitacional del tiempo
Desplazamiento hacia el rojo

.

Zenithic

Skinny Grin

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