Wie wirkt Licht auf das Universum?

Wenn Licht beispielsweise von einem Stern emittiert wird, verliert dieser Stern Energie – was dazu führt, dass er seine Schwerkraft verringert. Dann beginnt diese Energie eine Reise für möglicherweise Milliarden von Jahren, bis sie ein anderes Objekt erreicht.

Wenn dieses Licht eine Oberfläche wie einen anderen Stern oder eine andere Galaxie erreicht, gibt es diese Energie in Form von Wärme an den Zielstern ab. Dies bewirkt, dass der Empfänger seine Energie erhöht, wodurch wiederum eine Art Gleichgewicht wiederhergestellt wird. Es bewirkt auch, dass der Empfänger wieder eine winzige Menge mehr Licht aussendet, fast wie eine Reflexion.

Es übt auch Druck auf die Empfangsfläche aus, sobald es sein Ziel erreicht hat, sei es ein Stern, ein Felsen oder irgendetwas anderes.

Aber während dieses Licht durch den Weltraum reist, ist seine Energie für den Rest des Universums „nicht verfügbar“. Natürlich stelle ich folgende Frage:

Wird Licht auf seiner Reise Schwerkraft verursachen?

Jeder einzelne Stern sendet Licht in alle Richtungen aus und wird schließlich jeden anderen Stern im Universum erreichen. An jedem einzelnen Punkt im Universum muss es einen kontinuierlichen Lichtstrahl geben, der von jedem einzelnen anderen Stern im Universum kommt und einen direkten Weg zu diesem Punkt hat. Angesichts der Tatsache, dass alle Sterne am Himmel Photonen aussenden, die jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche erreichen, sollte der Druck ziemlich groß sein.

Ist der Druck wirklich vernachlässigbar, da jedes einzelne Atom auf jeder Oberfläche Licht von jeder einzelnen Lichtquelle am Himmel empfängt?

Basierend auf einer Berechnung unter http://solar-center.stanford.edu/FAQ/Qshrink.html wird die Sonne während ihres Lebens 0,034 % ihrer Gesamtmasse als Energie abgeben. Angenommen, die Sonne ist durchschnittlich und es gibt etwa 10 ^ 24 Sterne im Universum, und alle diese Sterne haben im Durchschnitt die Hälfte ihres Lebens hinter sich, dann sollte Energie in Höhe der Schwerkraft von etwa 1,7 * 10 ^ 22 Sonnen verteilt sein im ganzen Universum.

Antworten (3)

Ja, Licht gravitiert. Die Gravitationsladung ist Energie. Nun, die Schwerkraft ist eine Spin-2-Kraft, also haben Sie wirklich auch Schwung und Stress, aber sie sind analog zu einer Verallgemeinerung des elektrischen Stroms.

Im Allgemeinen hat alles, was zum Spannungs-Energie-Tensor beiträgt, eine gewisse Gravitationswirkung, und Licht tut dies, indem es sowohl eine Energiedichte hat als auch einen Druck in Ausbreitungsrichtung ausübt.

Aber während dieses Licht durch den Weltraum reist, ist seine Energie für den Rest des Universums „nicht verfügbar“.

Nicht ganz. Es zieht immer noch an. Allerdings war die strahlungsdominierte Ära vor etwa 50.000 Jahren nach dem Urknall, aber sie ist lange vorbei. Heute ist die Gravitationswirkung von Strahlung kosmologisch vernachlässigbar. Wir leben in einem Übergang zwischen von Materie dominierten und von dunkler Energie dominierten Epochen.

Angesichts der Tatsache, dass alle Sterne am Himmel Photonen aussenden, die jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche erreichen, sollte der Druck ziemlich groß sein.

Der Lichtdruck auf jeder Oberfläche ist proportional zur darauf einfallenden Lichtenergiedichte. Wir können diese Argumentation also direkt überprüfen, indem wir beobachten, dass der Himmel nachts dunkel ist.

Warum es nachts dunkel ist, ist wahrscheinlich eine eigene Frage wert (vgl. auch Olbers Paradox ), aber es ist ziemlich klar, dass es tatsächlich ziemlich klein ist. Um fair zu sein, sollten wir mehr als den sichtbaren Bereich überprüfen, aber trotzdem ist der Himmel ziemlich dunkel. Somit ist der Lichtdruck im Durchschnitt sehr klein.

Wir haben das Privileg, einem Stern nahe zu sein, aber selbst tagsüber liegt der Lichtdruck der Sonne in der Größenordnung von Mikropascal.

... sollte Energie in Höhe der Schwerkraft von etwa 1,7 * 10 ^ 22 Sonnen im ganzen Universum verteilt sein.

Und das ist eine winzige Menge. Wie Sie gerade gesagt haben, entspricht dies etwa 0,034 % der Gesamtmasse der Sterne im Universum, die wiederum nur einen Bruchteil der Materie im Universum ausmachen. Warum sind Sie also überrascht, dass seine Wirkung vernachlässigbar ist? Es ist buchstäblich tausendmal geringer als die Unsicherheit bei den Messungen der Materiemenge im Universum.

Alte Frage, aber ich werde etwas ansprechen, das in den vorherigen Antworten nicht angesprochen wurde.

Photonen ≃ CMB-Photonen (erster Ordnung)

Wie die anderen schon sagten: Ja, Licht hat Energie und daher gravitiert es. Der Großteil der Photonen, die das Universum durchdringen, ist jedoch nicht stellaren Ursprungs, sondern tatsächlich der kosmische Mikrowellenhintergrund, dessen Energiedichte um mehrere Größenordnungen größer ist als die anderer Photonen, wie in der Grafik dieser Antwort auf " Anzahldichte von CMB-Photonen" . In Bezug auf die Anzahldichte gibt es 4-500 Photonen pro cm 3 .

Der Raum ist groß und isotrop

Da CMB-Photonen isotrop verteilt sind, ist der noch so kleine Strahlungsdruck in alle Richtungen gleich und hebt sich somit auf. Und obwohl wir die ganze Zeit sowohl von CMB-Photonen als auch von stellaren Photonen bombardiert werden, ist der Weltraum so unglaublich groß ( D. Adams, 1978 ), dass, wenn Sie ein zufälliges Photon im Universum betrachten, die Wahrscheinlichkeit, dass es überhaupt irgendetwas trifft, sehr hoch ist Ist vernachlässigbar. Ungefähr 90 % der CMB-Photonen sind 13,8 Milliarden Jahre lang gereist, ohne irgendetwas zu treffen; die restlichen 10% interagierten mit den freien Elektronen, die nach der Reionisierung freigesetzt, aber nicht absorbiert, sondern nur polarisiert wurden, und bei weitem die meisten dieser Wechselwirkungen fanden kurz nach der Reionisierung statt; Inzwischen hat sich das Universum einfach zu sehr ausgedehnt.

Photonen sind rotverschoben

Obwohl Photonen Energie enthalten und somit zur Gravitation beitragen, sind sie erstens homogen im Universum verteilt (und ziehen daher in alle Richtungen gleichmäßig an) und zweitens ist ihre Energiedichte im Vergleich zu Baryonen ("normale Materie") vernachlässigbar wie Gas, Sterne und Planeten), dunkle Materie und dunkle Energie. Tatsächlich sind ihre relativen Dichten { ρ b a r , ρ D M , ρ D E , ρ p h Ö t } / ρ t Ö t a l = { 0,05 , 0,27 , 0,68 , 10 − 4 } . Aber das war nicht immer so. Wenn sich das Universum ausdehnt und neuer Raum geschaffen wird, nimmt die Dichte der Materie ab 1 / a 3 , wo a ist der Skalierungsfaktor ("Größe") des Universums. Dasselbe gilt für Photonen, da sie aber zusätzlich proportional zu rotverschoben sind a , ihre Energiedichte nimmt mit ab 1 / a 4 . Das bedeutet, dass der relative Beitrag von Photonen zum Energiehaushalt zunimmt, wenn Sie in der Zeit zurückgehen, und tatsächlich wurde seine Dynamik bis zum Alter von 47.000 Jahren von Strahlung dominiert.

Das größte a-ha in Ihrer Antwort war, dass Photonen rotverschoben sind - was ich nicht berücksichtigt habe. Nur neugierig: Wie können Sie sich bei der isotropen Verteilung von Photonen sicher sein?
@frodeborli: Wenn Sie sich eine Karte des CMB wie diese ansehen, werden Sie sehen, dass sie zu einem Teil in ~ 1e5 isotrop ist. Beachten Sie, dass auf einer Karte wie dieser zwei wichtige Isotropien entfernt wurden: 1) Weil wir uns innerhalb der Milchstraße befinden, gibt es ein zusätzliches Signal von Quellen in der Galaktischen Scheibe, und 2) weil wir uns irgendwo durch den Weltraum bewegen 500 km/s (in mitbewegten Koordinaten) ist der CMB leicht blauverschoben – und daher energiereicher – in die Richtung, in die wir uns bewegen, und entsprechend rotverschoben in die entgegengesetzte Richtung.
Ja, also erscheint es in unserer Region des Weltraums isotrop. Aber ich halte diesen Beweis, dass Photonen in ihrer räumlichen Verteilung isotrop sind, für nicht geeignet. Dieser sehr weit entfernte Stern, den Sie betrachten , befindet sich aus unserer Sicht in einem Universum, das nur 47000 Jahre alt ist.
Und wir sehen diese fernen alten Sterne in alle Richtungen @frodeborli. Wenn Sie eine komplizierte Theorie haben, um es zu erklären, gut für Sie, aber das Rasiermesser von Occam führt dazu, dass Wissenschaftler die einfachere Theorie der isotropen Verteilung bevorzugen.
@kubanczyk „Machen Sie die Dinge so einfach wie möglich, aber nicht einfacher.“ Unabhängig davon; Sie können unmöglich zweifelsfrei schlussfolgern, dass Photonen gleichmäßig im Raum verteilt sind, nur basierend auf der Tatsache, dass wir sie auf diesem winzigen Planeten einigermaßen gleichmäßig verteilt empfangen. Es gibt viele Photonen, die wir hier niemals empfangen werden, und Sie wissen nicht, wohin sie gehen oder wie viele es sind. Es könnte/wahrscheinlich Billionen von superenergetischen GRBs geben, die durch den Weltraum schießen, die wir niemals sehen werden; sie einfach nur zu sehen, würde eine sterile Erde verursachen.
Die Wissenschaft kann nichts beweisen . Die Wissenschaft kann zukünftige Erfahrungen des Menschen teilweise vorhersagen, und sie kann sich darin verbessern, immer genauer vorherzusagen. Alle zusätzlichen Vorschläge (wie „superenergetische GRBs“) sind ebenso nützlich, wie sie es ermöglichen, zusätzliche Vorhersagen über unsere zukünftigen Erfahrungen zu machen. Zu sagen "Ich weiß nicht, ob unter dem Bett ein Monster ist, also weiß ich nicht, ob es mich umbringt", hilft mir einfach nicht, einen evolutionären Vorteil zu erlangen, also sage ich es nicht: Occams Rasiermesser. Nur wenn ich Erfahrung habe, schweren Atem unter meinem Bett zu hören, denke ich über die „Monstertheorie“ nach.
@frodeborli: Die Behauptung, dass die beobachtete Isotropie des CMB keine Homogenität impliziert, würde bedeuten, dass wir einen besonderen Platz im Universum einnehmen. Dieser Gedanke ist so erschreckend, dass Sie wirklich eine solide und falsifizierbare Theorie aufstellen müssten, um die Behauptung zu rechtfertigen, um ernst genommen zu werden. Isotropie, die Homogenität impliziert, ist keine "zu starke Vereinfachung", sondern die natürlichste Erwartung. Aber natürlich ist es kein Beweis, wie bei allem in der Physik.
@pela Es impliziert keine Homogenität. Ich verstehe nicht, warum es überhaupt Homogenität suggeriert. Wenn Sie 10 ^ 100 unendlich lange und ziemlich dünne Linien durch das Universum ziehen, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich eine dieser Linien mit der Erde schneidet, immer noch gering. Sie können nicht schlussfolgern, dass es keine Taschenlampen gibt, da niemand eine Taschenlampe auf Sie richtet. Und Sie können den Strahl einer Taschenlampe nicht sehen, es sei denn, er zeigt auf Sie.
@kubanczyk Ich stimme zu, und ich habe nicht nach Ihnen gesucht, um zu behaupten, dass die Wissenschaft alles beweist. Ich verstehe einfach nicht , wie Wissenschaftler das Gefühl haben können, dass es logisch ist, zu dem Schluss zu kommen, dass alle anderen isotrope Hintergrundstrahlung sehen müssen, unabhängig davon, wo sie sich befinden, weil wir isotrope Hintergrundstrahlung sehen. Tatsächlich wissen wir, dass ein Objekt, das 10 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist, gerade jetzt, während wir es betrachten, in einem helleren/jüngeren Universum existiert, und es ist schwierig zu wissen, ob das isotrop ist. Jedes Objekt muss sich selbst als Wesen sehen im dunkelsten Bereich des Universums, uns eingeschlossen.
@frodeborli: Ich glaube nicht, dass ich dich verstehe. Wenn das Universum in alle Richtungen gleich aussieht, dann muss es, wenn wir uns nicht an einem besonderen Ort befinden, in allen Richtungen gleich, dh homogen sein. Siehe zB diese Antwort zum kosmologischen Prinzip . Übrigens, wenn Sie zeichnen 10 100 Linien im beobachtbaren Universum, alle cm 2 von Ihnen und der Erde, wird durchschnitten werden 10 42 Linien
Ich verstehe dein Beispiel mit den Taschenlampen nicht wirklich. Es scheint ein Szenario zu beschreiben, in dem etwas nicht beobachtet wird. Wenn ich niemanden sehe, der aus irgendeiner Richtung Taschenlampen auf mich richtet, kann ich nicht schlussfolgern, dass es keine Leute gibt, die Taschenlampen in verschiedene Richtungen richten, aber ich kann schlussfolgern, dass es nicht viele gibt. Aber im CMB-Fall sehen wir 10 13 CMB geht jeden cm durch 2 eines Detektors jede Sekunde, unabhängig davon, in welche Richtung wir schauen. Wenn wir uns nicht an einem besonderen Ort befinden, würde ein anderer Beobachter in einem anderen Teil des Universums dasselbe sehen.
@pela Danke, dass du das berechnet hast. Ich wollte ursprünglich eine viel niedrigere Zahl (10 ^ 40), wurde aber ein bisschen mutiger. Ich bin trotzdem überrascht. Bin gespannt, wie du das berechnest. In Bezug auf die Homogenität aufgrund der Relativitätstheorie - das Universum ist heller, je weiter Sie schauen, für das Objekt , das Sie betrachten , da sich dieses Objekt in einem jüngeren Universum befindet. Auf das Objekt, das Sie betrachten, scheinen stärkere Gravitationskräfte zu wirken. Die Dichte des leeren Raums aufgrund von Strahlung ist eine Funktion der Entfernung vom Beobachter.
@pela Ein anderer Beobachter an einem anderen Ort (5 Milliarden Lichtjahre entfernt) im Universum wird wahrscheinlich in 5 Milliarden Jahren eine ähnliche Dichte beobachten wie wir. Aber zu dieser Zeit werden wir ein dunkleres Universum sehen. Es muss ein Gradient sein, es darf nicht homogen sein. Aufgrund der Weite des Universums sind diese beiden Sterne sehr nahe beieinander, wenn wir nach Süden auf einen entfernten Stern blicken, der 13 Milliarden Lj entfernt ist, und dann nach Norden blicken, der 13 Milliarden Lj entfernt ist. Etwas weiter betrachtet nehmen die Sterne tatsächlich den gleichen Raum ein - und das wird offensichtlich homogen erscheinen.
@frodeborli: Eine Schätzung der Größenordnung der Anzahl der Linien, die einen cm durchdringen 2 — der „Linienfluss“ F l ich n e s — ist einfach Ihre Zeilenzahl N , geteilt durch den Querschnitt des Universums, dh F l ich n e s ∼ N / π R U n ich 2 = 10 100 / π ( 14.4 G p c ) 2 ∼ 10 42 c m − 2 . Aber ich verstehe deine Aussage "das Universum sieht heller aus, je weiter wir schauen" nicht. Warum sollte ein Objekt heller sein, weil das Universum jünger ist? Wie auch immer, Sie haben Recht, dass die Strahlungsdichte eine Funktion der Entfernung von uns ist, wie oben beschrieben.
Ich glaube, vielleicht verstehe ich, was du meinst. Mit "das Universum ist weit entfernt heller" meinen Sie, es war heißer? Vergessen Sie nicht, dass wir, wenn wir in die Ferne blicken, auch in die Vergangenheit blicken. Ein anderer Beobachter 5 Gly entfernt wird, wie Sie sagen, dasselbe beobachten wie wir, aber nicht in 5 Gyr. Er wird das Gleiche jetzt beobachten . Wenn wir uns diesen Beobachter jetzt ansehen , werden wir ihn natürlich so sehen, wie er vor Milliarden von Jahren war (vor 9,5 Gyr; nicht 5 Gyr, wie Sie vielleicht denken, da sich das Universum ausdehnt). Um zu sehen, wie er jetzt aussieht, müssen wir ungefähr 7 Gyr warten.
Der Gradient, von dem Sie sprechen, ist ein Gradient in der Zeit , nicht im Raum. Wenn Sie das Universum jetzt einfrieren und in einem Raumschiff abheben würden, hätten Sie eine sehr langweilige Reise; Wenn Sie in Galaxien ankommen, die vor Ihrer Abreise weniger entwickelt aussahen, würden Sie feststellen, dass sie bei Ihrer Ankunft genauso entwickelt wären wie die Milchstraße (statistisch gesehen natürlich).
@pela Dieser zeitliche Gradient impliziert, dass das Universum für weit entfernte Objekte heller ist. Da sich Licht und Schwerkraft 10 Milliarden Jahre lang ausgebreitet haben, bevor sie uns erreichten, befand sich die Quelle dieses Lichts in einem viel helleren Universum. Da Gleichzeitigkeit relativ ist, befindet sich dieses Objekt derzeit in einem hellen Universum, während wir uns in einem dunklen Universum befinden (und umgekehrt); Daher muss die Helligkeit ein Gradient sein.
Da das meiste, was wir aus großer Entfernung betrachten, sehr "junge Objekte" sind, die in einem viel kleineren/dichteren Universum existieren, würde ich erwarten, dass wir ein einigermaßen einheitliches Universum sehen. Aber das bedeutet nicht, dass, wenn wir woanders gewesen wären und 13,7 Milliarden Jahre erlebt hätten, das, was wir dort sehen würden, das gleiche wäre, was wir jetzt hier sehen. In Bezug auf die Raumschifffahrt; Ihre Geschichte ist wahr, wenn die Region des Weltraums, in die Sie reisen, so dicht ist wie unsere Region des Weltraums. Wenn nicht, könnte diese Region älter oder jünger sein als unsere Weltraumregion.
Auf die Gefahr hin, mich zu wiederholen: Wenn Sie ein isotropes Universum beobachten und davon ausgehen, dass wir keinen besonderen Platz darin einnehmen, dann würde ein anderer Beobachter an einem anderen Ort genau dasselbe sehen wie wir (Modulo-Statistik). Daran führt kein Weg vorbei. Das macht meine Geschichte wahr: Wenn Sie das Universum einfrieren, dann ist jeder Teil davon 13,8 Gyr alt, und jeder Teil, den Sie in diesem Eingefrorenen besuchen, wird daher für Sie gleich aussehen, wenn Sie dort ankommen (mod. Statistik). Der Grund, warum entfernte Galaxien jünger aussehen, liegt nicht daran, dass sie gerade jünger sind, sondern nur daran, dass das Licht einige Zeit gebraucht hat, um hierher zu gelangen.
@pelo Ich habe diesen Thread gerade noch einmal besucht und kann sehen, dass wir aneinander vorbei gesprochen haben. Ich verstehe Ihre Argumentation, aber ich konzentrierte mich auf eine andere Art, über Relativität nachzudenken. Für mich enthält das Wort JETZT auch räumliche Koordinaten. Wenn wir JETZT das Universum einfrieren und dann zu einem fernen Stern reisen, dann werden wir einen jungen Stern erreichen. Das Ziel wird nicht altern, wenn wir uns ihm nähern, wenn das Universum von der Erde aus gesehen eingefroren wäre.
@frodeborli Hmm… wenn ich dich richtig verstehe, dann stimmt das nicht. Wenn ich eine Galaxie beobachte, die 1 Glyr entfernt ist, dann sehe ich ein 1 Gyr altes Bild, dh wenn ich eine Uhr sehen könnte, würde diese Uhr sagen, dass das Universum 1 2,8 Gyr alt ist. Aber das liegt nur daran, dass das Licht 1 Gyr brauchte, um mich zu erreichen. In Wirklichkeit ist die Galaxie älter, und wenn ich den Weltraum einfriere und dorthin gehe, zeigt die Uhr, sobald ich dort ankomme, "1 3,8 Gyr".
@pela Natürlich, aber ich spreche von der Relativität der Gleichzeitigkeit. Wenn mein Kalender sagt, es ist der 13. Januar 2020 um 12 Uhr zur gleichen Zeit, zu der ich dann in meinem Bezugsrahmen eine Supernova explodieren sehe - diese beiden Ereignisse sind gleichzeitig. Wenn ich also sage, dass "jetzt", diese entfernte Supernova in einem jüngeren Universum ist, dann ist das eine gültige Ansicht. Zu sagen, dass es sich in einem Universum befindet, das so alt ist wie unseres, ist eine unbeweisbare Vorhersage, obwohl ich dieser Vorhersage zustimme.
@pela Genau genommen können Sie nicht sicher sein, dass die Uhr bei Ihrer Ankunft 13,8 Gyr anzeigt - da Sie die relative Größe der Gravitationszeitdilatation in dieser Raumregion im Vergleich zu unserer Raumregion nicht kennen können. Im Moment wird das Universum Ihrer Meinung nach nicht überall gleich alt sein.
@frodeborli Nun, es sei denn, die Uhr, auf die ich schaue, befindet sich in einem verrückten Potenzialschacht oder sitzt auf dem Arm eines Außerirdischen, der gerne mit 99% Lichtgeschwindigkeit herumfliegt, kann ich das völlig vernachlässigen. Ich beziehe mich auf die Zeitverschiebung, aber natürlich können Sie immer ein Szenario vermuten, das meine Aussage unwahr macht. Wenn Sie darauf aus sind, dann reden wir tatsächlich aneinander vorbei.
Und ja, in der Physik sind alle Vorhersagen unbeweisbar. Aber wenn Sie das Standardmodell der Kosmologie in Frage stellen, dann ist das eine ganz andere Diskussion.
@pela Punkt ist; jetzt bedeutet jetzt gemäß einem einzigen bestimmten Bezugsrahmen. Ich mag es nicht, Bezugsrahmen zu mischen, wenn ich über Physik spreche. Wenn ich also sage, dass die Supernova vor 400 Jahren passiert ist, dann ist das absolut richtig, es sei denn, Sie verkomplizieren die Dinge, indem Sie einen anderen Bezugsrahmen wählen. Wenn ich das jetzt sage, existiert dieses ferne stellare Objekt in einem dichteren und jüngeren Universum – weil ich annehme, dass wir uns alle einig sind, über welches Koordinatensystem wir sprechen. Als Sie entschieden haben, mir nicht zuzustimmen, lag das daran, dass Sie sich entschieden haben, Frames zu mischen.
@frodeborli Okay, normalerweise ist es uns in der Astronomie egal, was gerade in einer Galaxie vor sich geht . Wir wissen nicht genau, wie sich eine ferne Galaxie entwickelt hat, seit sie das Licht ausstrahlte, das wir sehen, aber wir wissen – im statistischen Sinne – wie sie und andere gleich weit entfernte Galaxien sich entwickelt haben. Wir sagen, vielleicht verwirrend, dass „die Galaxie GN-z11 sich in einer Umgebung befindet, die ~1000-mal so dicht ist wie unser lokales, aktuelles Universum“, aber obwohl es so klingt, als würden wir „jetzt“ meinen, ist es selbstverständlich, dass in In Wirklichkeit wird es sich jetzt in einer Umgebung aufhalten, die unserem lokalen Universum ähnlich ist.
Wenn wir also trotzdem den Begriff "jetzt" verwenden, meinen wir einen mitbewegten Beobachter, der bis auf kleine eigentümliche Geschwindigkeiten derselbe Rahmen ist, in dem wir unsere Beobachtungen machen .

Licht verursacht auf Reisen Gravitation, ein klares Ja nach Einsteins berühmter Masse-Energie-Äquivalenz . (Vergleiche diese Diskussion auf StackExchange .)

Die Anziehungskraft des Lichts ist für andere Massen im großen Maßstab vernachlässigbar. Nur ein kleiner Bruchteil der Masse eines Sterns wird im Laufe seines Lebens in Licht umgewandelt, und nur ein kleiner Teil der gewöhnlichen Materie war jemals ein Stern. Ein Bruchteil der gewöhnlichen Materie (Standardmodellteilchen) besteht aus Neutrinos (Neutrinos und Elektronen sind Leptonen). Die baryonische Materie besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und etwas Helium (Kerne), die kurz nach dem Urknall entstanden sind.

Ein kleiner Bruchteil der Masse eines Sterns besteht aus Photonen, die den Stern verlassen. Diese Reise kann Millionen von Jahren dauern .

Die Wirkung von Licht auf Asteroiden ist nicht zu vernachlässigen, aber es ist nicht die Anziehungskraft. Es ist hauptsächlich der YORP - Effekt. Staub wird auch durch Licht beeinflusst.

Obwohl der größte Teil des Lichts, das jemals von den Hunderten von Milliarden Galaxien des Universums emittiert wurde, immer noch unterwegs ist, ist der Effekt vernachlässigbar? In jeder einzelnen Koordinate im Universum kreuzt ein Photon für jeden einzelnen Licht emittierenden Stern mit direktem Weg zu ihm. Die Lichtmenge „auf Reisen“ nimmt ebenfalls ständig zu, was bedeutet, dass die kombinierte Energie aller anderen Massen immer geringer wird, bis die Masse Teil eines Schwarzen Lochs wird. Wie können Wissenschaftler sicher sein, dass es vernachlässigbar ist?
Nehmen Sie die durchschnittliche Hintergrundtemperatur von etwa 3 K; das ist die mittlere Temperatur und damit das gesamte elektromagnetische Strahlungsgleichgewicht. Betrachten Sie den durchschnittlichen Abstand an einem schwarzen Strahler ( en.wikipedia.org/wiki/Planck%27s_law ). Schauen Sie sich das Stefan-Boltzmann-Gesetz an ( en.wikipedia.org/wiki/Stefan%E2%80%93Boltzmann_law ): Die Energie der Gesamtstrahlung ist proportional zur 4. Potenz der Temperatur. Berechnen Sie nun die dieser Strahlungsenergie entsprechende Masse pro Volumen und vergleichen Sie sie mit der mittleren Dichte des Lokaluniversums.
(Entschuldigung für die beiden Tippfehler oben "von etwa 3K", "als schwarzer Strahler") Abnehmende Masse bedeutet nicht unbedingt Konvergenz gegen Null, es sei denn, Sie schlagen vor, dass jedes Teilchen schließlich in Photonen zerfällt. Für diese Annahme gibt es zumindest keine experimentellen Belege. Nicht alle Masse muss in einem Universum mit beschleunigter Expansion in einem Schwarzen Loch enden. Es kühlt einfach ab.
@Gerald: Es ist jedoch nützlich, sich daran zu erinnern, dass in den Tagen des von Strahlung dominierten Universums die Anziehungskraft des Lichts sehr wichtig war.
Ich bin mir nicht ganz sicher, ob wir vom selben reden. Der Strahlungsdruck spielte eine wichtige Rolle (siehe en.wikipedia.org/wiki/Radiation_pressure ). Mir ist keine wichtige Rolle der Schwerkraft des Lichts bekannt. Können Sie eine Quelle angeben, die Beweise liefert?
Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihnen folge, aber die Menge an "Leere", die nur die Summe der sich bewegenden Photonen enthält, muss um viele Größenordnungen größer sein als jede existierende Masse. Und ich schlage vor, dass ein Objekt, solange es Licht ausstrahlt, Energie verliert und somit seine eigene Gravitation verringert.
Entschuldigung, ich meinte, dass das Volumen der Leere Hunderte von Größenordnungen größer sein muss als jedes Volumen, das von Masse bewohnt wird. Wie kann das im kosmischen Maßstab vernachlässigbar sein?
Ich denke, der erste Satz ist genau rückwärts, aber ansonsten stimme ich diesem Ansatz im Allgemeinen zu.
Der Effekt ist winzig im Vergleich zu einer Lichtbrechung aufgrund der Schwerkraft. Eine ausführlichere Diskussion über den ersten Satz finden Sie hier: physical.stackexchange.com/questions/6197/…
Was ich meine, ist einfach, dass Masse Gravitationseffekte hat, weil sie Energie hat (und viel davon), die sich in der zeigt T 00 Komponente des Spannungs-Energie-Tensors. Anstatt die Gravitation zu versuchen, die Gravitation als Wirkung der Masse zu erklären, was ohnehin falsch ist, sollte man stattdessen erkennen, dass es die Energie ist, die die Gravitationsladung analog zu, sagen wir, der elektrischen Ladung ist.
Okay, jetzt verstehe ich, was du meinst. Das ist vereinbart.
Wie wirkt Licht auf das Universum?
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