Мне сегодня задали вопрос:
предположим, что вы наблюдаете издалека сферически-симметричную звезду с массой . Его радиус является намного больше его радиуса Шварцшильда. Из-за гравитационного искривления света вы можете видеть не только переднюю сторону звезды, но и часть ее обратной стороны? на что это похоже и сколько задней стороны вы можете увидеть?
Я понятия не имею, как можно увидеть обратную сторону звезды в этом вопросе. Если я вижу обратную сторону, значит, с обратной стороны ко мне должен исходить какой-то свет. Но это меня смущает. Любое предложение?
Из-за гравитационного искривления света часть света, излучаемого в направлении задней части звезды, видна спереди. Для большой звезды это очень маленький эффект, но как приближается к радиусу Шварцшильда, становится видна все большая и большая часть задней стороны.
Этот эффект имеет практическое значение при изучении Профили импульсов -лучей вращающейся нейтронной звезды. Изменчивость во времени Считается, что лучевой сигнал связан с тем, что у звезды есть горячая точка, которая вращается вокруг звезды. Из-за гравитационного искривления мы можем видеть горячую точку более чем в половине случаев (даже на экваторе). В настоящее время проводится эксперимент (миссия Nicer https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/nicer/ ), который пытается использовать этот эффект для измерения радиуса нейтронной звезды.
Видимая часть обратной стороны может быть определена с помощью формы нулевых геодезических в геометрии Шварцшильда. Простые приближения обсуждаются, например, у Белобородова https://arxiv.org/abs/astro-ph/0201117 .
Если радиус звезды намного больше, чем радиус Шварцшильда, гравитационное искривление крайне незначительно. Та часть обратной стороны звезды, которая теоретически была бы видна далекому наблюдателю из-за искривления, также чрезвычайно ничтожна.
Если бы пространство, окружающее наблюдаемую Вселенную, не было заполнено материей (а это была бы Вселенная, которая очень быстро привела к большому сжатию, но давайте предположим, что это ради аргумента), наша видимая Вселенная была бы черной дырой радиусом много больше радиуса Шварцшильда. Свету внутри радиуса суждено вечно путешествовать внутри него, но свет, исходящий из материи за пределами радиуса, может уйти от вселенной (или от звезды, которую вы упомянули в своем вопросе). Каким бы ни было направление падающего света (между тангенциальным и перпендикулярным) на противоположной стороне от того места, где вы «стоите», он никогда не сможет достичь вас, потому что он изогнут недостаточно, чтобы сделать такой путь, чтобы достичь ваших глаз и заставить вас увидеть обратная сторона вселенной (или звезды).
Джон Ренни