Lichtwellen üben ihre eigene Anziehungskraft aus und müssen Gravitationswellen aussenden, wobei sie dabei Energie verlieren. Bedeutet dies, dass Licht rotverschoben wird, wenn es sich bewegt, auch ohne die Auswirkungen der universellen Expansion?
Zunächst müssen wir klären:
Gravitationswellen können durch ständig wechselnde Gravitationsfelder erzeugt werden, wie zwei oszillierende Neutronensterne.
Photonen haben Gravitationseffekte, weil sie Energie haben
Gravitationseffekte sind auf Stress-Energie zurückzuführen
Photonenenergie kommt von ihrer Frequenz, E=h*f
Eine einfache Masse sendet keine Gravitationswellen aus, wie die Erde, oder zumindest nicht so groß, dass sie eine Wirkung haben.
ein reisendes Photon sendet keine Gravitationswellen aus.
Gravitationswellen sind nicht dasselbe wie die Auswirkungen der Schwerkraft (Krümmung der Raumzeit), da Gravitationswellen Gravitationsfelder durchlaufen, unabhängig vom Sender
Eine Gravitationswelle ist eine wandernde Veränderung in der Krümmung der Raumzeit, also wie ein wanderndes Gravitationsfeld
Eine einfache Masse, die Gravitationseffekte hat, wie z. B. das Biegen der Raumzeit, sendet keine Gravitationswellen aus (sie muss sich sehr schnell um eine andere Masse drehen, wie zwei sich drehende Neutronensterne).
Eine einfache Masse wie diese verliert keine Energie, indem sie ein Gravitationsfeld erzeugt und die Raumzeit krümmt.
Aus diesem Grund verliert ein reisendes Photon keine Energie, indem es ein Gravitationsfeld erzeugt und die Raumzeit lokal dort krümmt, wo es sich befindet.
Photonen werden rotverschoben, weil diejenigen, die von weit entfernten Galaxien kommen, die sich zurückziehen, an Orten sind, an denen sich der Raum ausdehnt, und die Photonen sich im expandierenden Raum bewegen, weshalb sie rotverschoben werden und eine größere Wellenlänge bekommen.
Dies beantwortet Ihre Frage zur Rotverschiebung nicht direkt, verdeutlicht jedoch einige Punkte: Strahlen Photonen und kosmische Strahlung Energie durch Gravitationswellen aus? Wenn nein, warum nicht? . Ein entscheidender Punkt dabei ist, dass das Photon beschleunigt werden muss, damit es eine Gravitationswelle aussendet. Ein Photon, das einfach durch den leeren Raum von einem anderen Stern zur Erde wandert, würde nicht beschleunigt (da keine massiven Körper in der Nähe sind) und würde daher keine Gravitation aussenden Wellen.
Im Wesentlichen, wenn das Photon eine Gravitationswelle aussendet, weil es sich einem massiven Objekt nähert, dann ja, es würde Energie verlieren und daher rotverschoben werden. Der Betrag wäre wahrscheinlich unermesslich, würde ich annehmen (obwohl ich es nicht beweisen kann).