Luce e buchi neri

[Il_Voza]

Salve a tutti!
Ho una domanda:
Se un fotone ha massa nulla, come può essere attratto da un campo gravitazionale generato da un buco nero?

Magari qualcuno potrebbe rispondere: "Ma non dobbiamo pensare alla forza gravitazionale ma all'accelerazione causata dal campo gravitazionale del buco nero che non dipende dalla massa del corpo in caduta (che in questo caso è il fotone con m=0) e che è l'accelerazione che il fotone subisce. In pratica tutti i corpi in un campo gravitazionale subiscono la stessa accelerazione (ditemi se sbaglio XD)". Ok...

Però se tutti i corpi subiscono la stessa accelerazione causata da un campo gravitazionale, qualunque massa abbiano, che sia 100 kg o 0 (dato che l'accelerazione non dipende dal corpo in questione), perché in presenza di un qualsiasi campo gravitazionale, la luce non subisce quell'accelerazione?

Inoltre, dato che in un campo gravitazionale pressoché infinito come quello di un buco nero la luce viene accelerata, questo significa che dopo l'orizzonte degli eventi, la luce accelera quindi aumenta la sua velocità oltre c (dato che l'accelerazione è una variazione di velocità nel tempo)?

Dato che in presenza di qualsiasi altro campo gravitazionale, come quello generato da una stella, la luce non viene minimamente accelerata (come nel caso precedente), allora nel caso del fotone, qual è quella proprietà fisica del fotone che viene influenzata da un campo gravitazionale?

[Red Hanuman]

Devi capire che la gravità non è propriamente una forza, ma una modifica della curvatura dello spazio - tempo.
In buona sostanza, una massa piega lo spazio in modo che attorno a sé si generi una specie di "buco" di potenziale. Tutti gli oggetti subiscono questa curvatura e ne vengono deviati nel moto, chi più chi meno.
La luce, quindi, non fa altro che seguire un percorso obbligato nello spazio tracciato dalle masse che incontra, e viene deviata più o meno intensamente dal suo percorso.
La luce poi non viene accelerata in alcun modo, perchè non esiste nulla che si muova all'interno dello spazio -tempo più velocemente. Viene però a subire gli effetti gravitazionali delle masse che incontra, e dunque se viene "attratta" da una massa, aumenta la sua energia e subisce un "blueshift", mentre se si deve allontanare da una massa utilizza la sua energia per "risalire" dalla buca di potenziale subendo un "redshift".
In buona sostanza, cambia il suo colore, ma non la sua velocità.

[Dinamo]

Vorrei aggiungere brevemente che non deve esserci necessariamente un buco nero per deviare la luce, ma bastano oggetti meno massivi tipo una stella. Proprio per verificare la validità della relatività generale si è osservata un'eclissi di sole e quando le stelle sono "apparse" dietro di esso si è visto che risultavano spostate rispetto alla posizione originale per effetto della deviazione della luce provocata dal campo gravitazionale del sole.

Questo fenomeno è sfruttato anche per vedere oggetti posti dietro ad altri oggetti e che quindi sarebbero inosservabili...credo che funzioni solo con oggetti massivi come le galassie...
Ad esempio la galassia più lontana oggi conosciuta (se non sbaglio) si troverebbe dietro ad un ammasso di galassie più vicine, le quali però deviano la sua luce e ce la fanno apparire giusto affianco all'ammasso. E' il cosiddetto fenomeno della "lente gravitazionale". Inoltre la relatività prevede che, se due oggetti sono perfettamente allineati rispetto a noi la luce di quello dietro viene deviato dal campo G di quello davanti in tutte le direzioni creando di fatto un anello di luce attorno al primo oggetto (anello di Einstein).
Spero di aver detto giusto

[Il_Voza]

Ho capito. Un po' come la posizione apparente delle stelle in cielo causata dalla presenza di una massa grande come il Sole che devia la luce

[gammarayburst]

A proposito di lenti gravitazionali,ecco due belle immagini:





A questo proposito vi chiedo se le lenti gravitazionali sono frequenti.

E,se lo sono,possono ingannare circa il numero reale di galassie esistenti nell'universo?

Grazie,ciao

[Dinamo]

Molto belle, grazie!

[Dinamo]

Si, praticamente è così, @Il_Voza , per quanto ne so io almeno.
Però gli effetti sono apprezzabili solo con oggetti molto massivi: con il sole l'effetto è minimo, diventa già più apprezzabile coi buchi neri, ma è molto più marcato quando a fare da "lente" sono ammassi di galassie.

[gammarayburst]

Molto belle, grazie!

è un piacere discutere di queste cose.

Se qualcuno mi può rispondere sul numero reale di galassie,ne sarei contento!

Intendo chiedere se i 300 miliardi di galassie previste potrebbero comprendere un numero rilevante di immagini lenticolari.

[Red Hanuman]

A questo proposito vi chiedo se le lenti gravitazionali sono frequenti.

E,se lo sono,possono ingannare circa il numero reale di galassie esistenti nell'universo?

Grazie,ciao

Beh, sono più frequenti di quanto si immagini. Possono anche trarre in inganno, e far pensare ad un numero oggetti differente da quello reale. Ma poi, con l'esame dello spettro ed altre metodiche, si riesce a capire se si tratta di uno o più oggetti.
Anzi, a volte si riesce a simulare il fenomeno, stimare le masse ed anche fare previsioni.
Per esempio, tempo fa si è previsto che l'immagine di una supernova presente in una galassia si sarebbe ripresentata dopo un certo numero di anni, e così è stato.
Ne abbiamo parlato tempo fa...

[gammarayburst]

grazie red

Allora,quando è stato calcolato l'ultimo totale di galassie,mi pare,300 miliardi,hanno tenuto conto delle lenti gravitazionali?

Io so che le galassie vengono contate con un metodo particolare basate su una o più aree del cosmo (correggetemi se sbaglio).

La mia perplessità è:

se in quella o quelle aree ci fossero poche lenti G e in tutto il resto ce ne fossero molte,come si può sapere il numero complessivo delle galassie?

Inoltre,se il ragionamento regge,se una galassia su un milione avesse una sua immagine lenticolare ,avremmo un numero notevole di galassie REALI in meno!

È questo che mi incuriosisce,anche perché sarebbe una perdita numerica di materia chiara, già è poca e a dirvi la verità,non ho simpatie per quella oscura.