指得是光波或者其他波动从重力场源(如巨大星体或黑洞)远离时,整体频谱会往红色端方向偏移,亦即发生「频率变低,波长增长」的现象。
简介
重力红位移或称重力红移指得是光波或者其他波动从重力场源(如巨大星体或黑洞)远离时,整体频谱会往红色端方向偏移,亦即发生「频率变低,波长增长」的现象。
定义
重力红移的程度常标记为变数''z'':
z=\frac{\lambda_o-\lambda_e}{\lambda_e}
其中
\lambda_o\,是极远处观测者所测量到的光子波长;\lambda_e\,是重力源如星球,其上的光源发方时所测量到的光子波长。
重力红移的现象可以从广义相对论预测:
z_=\frac{c^2r}
其中
z_\,是被自由空间中,极远处观察者所测到因重力而产生的谱线位移量。
K\,是牛顿重力常数(爱因斯坦本身所用的标记;常用标记是G\,)。
M\,是光所逃离的星体质量。
c\,是真空中光速。
r\,是从星体中心算起的径向距离。
几项要点
光线的接收端(远方的观察者)必须处在较高的重力势才能观察到红移。一般讨论下,观察者处在无限远处,重力势定为0,是高于星球表面的重力势的。
许多大学的实验结果支持重力红移的存在。
重力红移不仅仅是广义相对论独有的预测。其他重力理论也支持重力红移,虽然解释上会有所不同。
重力红移并未要求一定是爱因斯坦方程式的史瓦兹旭尔得解——在这解中,变数M\,不能代表旋转或带电星体的质量。