Как гравитация влияет на длину волны света?

Если, гипотетически, я и мой ракетный фонарик падали прямо к центру черной дыры. Фонарик в нескольких километрах позади меня в наших путешествиях к центру черной дыры, но, поскольку он питается от ракеты, ему удается некоторое время поддерживать точное расстояние до меня.

Дело в том; Расстояние между мной и моим фонариком постоянно, пока я его наблюдаю.

Фотоны, исходящие от фонарика, очевидно, не будут работать на ракете, и на них будет влиять гравитация черных дыр.

Будет ли свет, который я вижу от фонарика, смещаться в сторону красного или синего, даже если расстояние между мной и моим дорогим фонарем сохраняется?

Если так; изменив положение меня и фонарика, изменится ли цвет, который я наблюдаю?

Если мы выключим ракету на фонаре, я предполагаю, что это будет красное смещение независимо от того, какие из них ближе к сингулярности, а величина красного смещения будет ускоряться?

gravity redshift

— frodeborli
источник

Частичный ответ: чем ниже гравитационный потенциал, тем медленнее часы, см. Гравитационное замедление времени . Это означает, что пока ваш фонарь находится позади вас на постоянном расстоянии, он кажется вам смещенным в синий цвет. При обмене ролями (свет под вами на постоянном расстоянии) он выглядит красным. Из-за неоднородности гравитационного поля сдвиг растет со временем, при этом падая на постоянное расстояние.

Это называется сдвигом Эйнштейна, который не совпадает с эффектом Доплера. Эффект Доплера обусловлен скоростью объекта относительно наблюдателя.

— Джеральд
источник

Чтобы уточнить мое понимание вашего ответа. Есть два фактора, влияющих на величину красного смещения; тактовая частота у наблюдателя - более быстрые часы относительно источника означают синее смещение и наоборот, а также гравитационное красное смещение. Из-за крутизны гравитационного колодца, растущего экспоненциально, я подозревал, что мы увидим еще больший сдвиг, чем то, что объясняется только гравитационным замедлением времени?

— frodeborli

Более быстрые часы (из-за более высокого потенциала) наблюдателя относительно источника означают красное смещение. Величина сдвига зависит от разности гравитационного потенциала. Поскольку эта разница выше, когда ближе к сингулярности для объектов с фиксированным расстоянием, сдвиг увеличивается при падении.

— Джеральд

Спасибо, Джеральд. И если бы и фонарик, и наблюдатель работали в одно и то же время, находясь на разных расстояниях от черной дыры, не было бы никакого изменения цвета? (Например, если сам фонарик был очень тяжелым)

— frodeborli

Если фонарь будет настолько тяжелым, чтобы производить тот же гравитационный потенциал, что и в месте нахождения наблюдателя, чистого смещения не будет, и часы будут работать синхронно.

— Джеральд

Но сам свет также зависит от этой тактовой частоты? Таким образом, находясь рядом со сверхмассивной черной дырой, такой как та, что находится в центре нашей галактики, заставил бы весь свет от источников дальше выглядеть красным смещенным? Является ли "Великий Аттрактор", возможно, таким источником?

— frodeborli