Könnte Licht dunkle Materie sein?

Ist es möglich, dass Licht selbst dunkle Materie ist? Ich spreche von Photonen (z. B. sichtbares Licht, Infrarot, Ultraviolett usw.). Mir ist klar, dass Licht als masselos verstanden wird, aber es ist offensichtlich, dass es zumindest Energie enthält, weil wir damit sehen können (z. B. es erregt die Zellen in unserer Netzhaut). Ich frage mich, ob Licht eine sehr kleine "Nettomasse" hat (z. B. 0 Masse * relativistisch unendliche Geschwindigkeit). Ich würde denken, dass Licht im Verhältnis zu seiner Energie zumindest ein wenig Masse hat. Nehmen wir zum Beispiel E=mc^2, dann würde m = E/c^2 beschreiben, wie viel Masse es hat. Wenn dies zutrifft, sollte Licht auch eine sehr geringe Schwerkraft haben. Obwohl der Effekt minimal erscheinen mag, ist Licht praktisch überall. Die Schwerkraft des Lichts wäre innerhalb von Galaxien stärker konzentriert und noch stärker im Zentrum von Galaxien konzentriert, wo es viele Sterne gibt (wie es bei dunkler Materie der Fall ist). Es wäre interessant, die Berechnungen durchzuführen, vorausgesetzt, Licht hat eine Schwerkraft, und zu sehen, ob dies mit den Gravitationsbeobachtungen der dunklen Materie im Universum übereinstimmt. Es wäre lustig und ironisch, wenn dunkle Materie wirklich Licht wäre.

Bearbeiten: Beachten Sie, dass Licht gemäß den Diskussionen hier scheinbar Schwerkraft hat: Wie wirkt sich Licht auf das Universum aus? Wenn das stimmt, frage ich mich, ob das signifikant genug ist, um dunkle Materie zu erklären?

Das scheint ein wenig weit hergeholt und ich würde erwarten, dass wir es sehen würden, wenn es Licht gäbe. Außerdem glaube ich, dass alle kosmologischen Modelle die Wirkung von Licht/Photonen/Strahlung berücksichtigen. Dies ist jedoch eine äußerst interessante Korrelation oder ein Gedankengang, in den ich absolut verliebt bin. Da ich mich selbst nicht sehr wohl dabei fühle, Details über Kosmologie zu diskutieren, würde ich gerne alle Antworten sehen, die die Leute haben. Also +1. Auch super gedacht, weiter so. Das ist die Art von Kreativität, die zu großartiger Forschung führt.
Licht kann nachgewiesen werden und dunkle Materie kann nicht nachgewiesen werden.
Eine interessante Frage ... wenn Sie die gesamte Energie aller "im Transit" -Photonen im Universum (in einer Definition von "jetzt") addieren und über E = mc ^ 2 mit Masse gleichsetzen, ist dies eine sinnvolle Sache? zu tun (verhält sie sich wie Masse, hat zB Schwerkraft), ist diese Masse von Bedeutung, und wenn ja, erklärt sie in irgendeiner Weise die sogenannte "fehlende" oder dunkle Materie in unserem Universum, wenn auch nur teilweise?
Auf diese Weise nehmen Sie an, dass Licht viel stärker gravitiert als gewöhnliche Materie.
@AnthonyX Es scheint, dass die Antworten und Quellen auf die verknüpfte Frage zeigen, dass Licht entsprechend der Masse gravitiert, die es bei E = mc ^ 2 hätte. Wenn dies wahr ist, ist die große Frage, ob dies ausreicht, um dunkle Materie zu erklären?
@Py-ser Ich würde gerne sehen, wie viel dunkle Materie es ausmacht, vorausgesetzt, die mit Licht verbundene Masse (m = E / c ^ 2) gravitiert genauso wie die äquivalente Masse in normaler Materie.
Interessant. Eine verbreitete Vorstellung ist, dass Dunkle Materie ein WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) ist. Während Photonen nicht über die schwache Kernkraft zu interagieren scheinen, frage ich mich, ob die elektroschwache Vereinigung der Idee der Photonen-Dunkel-Materie eine interessante Wendung geben könnte.
Das ist ziemlich interessant. Manche sagen, wenn es hell wäre, würden wir es sehen, aber würden wir? Wir sehen die Photonen, die von der Sonne senkrecht zu unserer Sichtlinie kommen, nicht. Wir sehen sie nicht, wenn sie auf dem Weg zum Jupiter an uns vorbeiziehen, aber dennoch sind sie da und spiegeln sich zu uns zurück. In gewisser Weise sehen wir die Wirkung von Licht, aber nicht das Licht selbst (wie ein Laser). Ich habe mich immer gefragt, ob es nur so ist, dass wir sagen, dass es etwas anderes sein muss, anstatt zuzugeben, dass die Masse der Dinge mehr ist, als wir dachten.
@fractalspawn Ich stimme deiner Analyse zu. Wir sehen das Licht nicht, es sei denn, es gelangt in unsere Netzhaut (oder was auch immer für ein Erkennungsgerät wir verwenden). Das bedeutet, dass es eine enorme Menge an Licht gibt, die wir nicht sehen. Zum Beispiel sehen wir keinen Laserstrahl (Licht im Durchgang), aber wir sehen den Punkt, an dem der Strahl auftrifft, weil Licht vom Objekt abprallt und dann in unsere Augen eintritt.
Licht ist masselos. Punkt. Eine bessere Art, darüber nachzudenken, ist, dass Energie zur räumlichen Krümmung beiträgt, die als Schwerkraft interpretiert wird. In jedem Fall ist der aktuelle Lichtgehalt des Universums eine vernachlässigbare Quelle der Energiedichte.

Antworten (6)

Dunkle Materie ist nur ein Name für etwas, von dem wir nichts wissen. Es wurde nach einer zusätzlichen Gravitationsquelle benannt, für die es indirekte Beobachtungen gab, die wir aber noch nicht erklären können.

Die von Licht ausgeübte Schwerkraft ist vernachlässigbar klein, aber wir haben die Anziehungskraft der Dunklen Materie als groß genug gemessen, um ganze Galaxien zu beeinflussen; es ist das, was Galaxien zusammenhält.

Darüber hinaus haben wir alles, was wir beobachten können (alle gewöhnlichen Materie einschließlich Photonen), einbezogen, wenn wir die Berechnungen für die Menge an Schwerkraft durchführen, die vorhanden sein sollte. Licht ist also schon da. „Dunkle Materie“ ist diese zusätzliche Gravitation, die wir nicht erklären können.

Es scheint, dass Licht eine Gravitationsquelle gemäß der Frage / Antworten sein kann, die ich am Ende meiner Frage verlinkt habe.
Danke für den Hinweis auf diesen Artikel. Während ich es lese, ist es ziemlich klar, dass die durch Licht verursachte Gravitation lächerlich gering ist, aber dunkle Materie eine Gravitationsquelle darstellt, die sogar noch größer ist als die von gewöhnlicher Materie. Darüber hinaus beziehen wir alles, was wir beobachten können (alle gewöhnliche Materie einschließlich Photonen), in die Berechnungen für die Größe der Schwerkraft ein. Es ist also schon da. „Dunkle Materie“ ist diese zusätzliche Gravitation, die wir nicht erklären können.
Ich würde diesen Kommentar als eine gute Antwort betrachten :-) Wenn Sie Ihre Antwort damit ändern und ich nichts Besseres bekomme, werde ich das wahrscheinlich als Antwort akzeptieren.
Bearbeitet. Schön, dass Sie es erklärend genug fanden.
Das ist nicht richtig. Sie wird „Dunkle Materie“ genannt, weil sie nicht sichtbar ist, aber auch, weil der Großteil davon in einer Form vorliegen muss, die nicht elektromagnetisch wechselwirkt. Daher kann Licht keine dunkle Materie sein.

Die meiste Lichtenergie im Universum befindet sich immer noch im kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB). Spring 2011 UC Berkeley Physics 250 Klassenmaterialien berechnen aus der Tatsache, dass T = 2.73 für den CMB:

Daraus folgt, dass nur Photonen beitragen 0,0000485 der Verschlussdichte.

Die Abschlussdichte ist die Dichte, die benötigt wird, um das Universum zu schließen, wenn es keine kosmologische Konstante gäbe. Die beobachtete Dichte des Universums wurde auf etwa 0,3 x Verschlussdichte bestimmt.

Seltsamerweise beantwortet dies auch eine der anderen Fragen, die ich hatte: astronomy.stackexchange.com/questions/4813/… Ich würde dies als Antwort auf diese Frage akzeptieren :-)

Wie Yashbhatt sagte, können wir Licht erkennen: mit unseren Augen (nur sichtbares Licht) und mit speziellen Maschinen. Wir können auch die Auswirkungen einiger Arten von Lichtern sehen. Dunkle Materie lässt sich jedoch vorerst nicht nachweisen.

Außerdem ist Licht Energie, dunkle Materie ist Materie. Warum wird Ihre Haut braun? Das liegt am ultravioletten Licht. Warum ist dir jeden Sommer heiß? Das liegt am Infrarotlicht. Licht hat eine Wirkung, das ist also Energie: Ihre Haut wird nicht braun, wenn keine Energie bereitgestellt wird, um Ihre Haut zu bräunen.

Fazit: Licht ist keine dunkle Materie.

„Dunkle Materie ist Materie“: Mann, wir haben absolut keine Ahnung, was Dunkle Materie IST. Lassen Sie sich von der Nomenklatur nicht in die Irre führen. Es tut mir leid, aber da liegst du einfach falsch, Kumpel.
@horagaston: „Materie“ ist ein ziemlich vager Begriff ohne vollständig konsistente interdisziplinäre Bedeutung. Für die Kosmologie ist dunkle Materie Materie. In der abstrakteren Allgemeinen Relativitätstheorie könnte man sogar sagen, dass man auch „Materie“ ist, aber in der Kosmologie ist es nützlicher, zwischen „Materie“ und „Strahlung“ zu unterscheiden. Was ich stattdessen ein wenig in Frage stellen würde, ist die Behauptung, dass „Licht Energie ist“ – es ist eine bedeutungslose Aussage, weil Energie eine Eigenschaft von Dingen ist, sowohl von Licht als auch von Materie.
@StanLiou Nun, für mich ist es falsch zu sagen "Dunkle Materie ist Materie", egal welche Bedeutung Sie ihr zuweisen. Weil wir NICHT WISSEN, was Dunkle Materie IST. Sobald Sie es als etwas definieren , täuschen Sie sich. Aber ist es in Ordnung, ich werde ihm nicht mehr Bedeutung beimessen.

Licht mag einen kleinen Teil der Dunklen Materie ausmachen, aber es ist unwahrscheinlich, dass es den größten Teil davon ausmacht.

Aus einem Wikipedia-Artikel über Dunkle Materie: http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

die gesamte Masse-Energie des bekannten Universums enthält 4,9 % gewöhnliche Materie, 26,8 % dunkle Materie und 68,3 % dunkle Energie.[2][3] Somit wird geschätzt, dass dunkle Materie 84,5 % der gesamten Materie im Universum ausmacht, während dunkle Energie plus dunkle Materie 95,1 % des gesamten Inhalts des Universums ausmachen.[4][5]

Jetzt, wo ich genauer darüber nachdenke, würde dies bedeuten, dass der größte Teil der Masse im Universum Licht statt Materie wäre, wenn dunkle Materie Licht ist. Ich bezweifle, dass die meiste Materie (z. B. in Sternen) zu Licht wurde, sogar während des gesamten Lebens des Universums. Ich glaube, Wasserstoff verliert nur einen winzigen Teil seiner Masse (als Energie / Licht), wenn er in Helium verschmolzen wird. Es ist jedoch möglich, dass die kosmische Hintergrundstrahlung, die fast alle Teile des Universums durchdringt, mehr Licht ausmachen könnte. Ich bezweifle immer noch, dass dies ausreichen würde, um dunkle Materie zu erklären, würde aber gerne sehen, welche Auswirkungen dies hat. Das sagt mir, dass Licht wahrscheinlich nicht die gesamte dunkle Materie ausmacht, aber dass es immer noch einen Teil davon ausmachen könnte. Ich begrüße weitere Beiträge dazu (z. B. wie viel Dunkle Materie Licht ist, wenn überhaupt).

Layman's Erklärung hier, also nimm es für das, was es wert ist.

Dunkle Materie hat einen lokalisierten Gravitationseffekt (lokalisiert in Galaxien, ja, aber dennoch lokalisiert); seine Existenz wird auf der Grundlage dieses beobachteten Effekts angenommen.

Wenn dunkle Materie gleichmäßig über das Universum verteilt wäre, könnte sie keine lokalisierte Wirkung haben, sondern ihre Wirkung würde in der Gesamtrate der Expansion (oder Kontraktion) des Universums beobachtet werden; und jedenfalls könnte es nicht gleichmäßig verteilt bleiben, sondern würde anfangen, sich mit der gewöhnlichen, sichtbaren Materie zu verklumpen.

Die dunkle Materie muss also zusammengeballt werden, damit mehr davon in und um Galaxien herum vorhanden ist und weniger davon im intergalaktischen Raum.

Licht konnte jedoch nicht auf diese Weise verklumpen. Während ein Teil des in einer Galaxie erzeugten Lichts auf einen Teil der Materie in dieser Galaxie trifft und absorbiert wird, oder auf ein schwarzes Loch in dieser Galaxie trifft und dort bis zum Ende der Zeit stecken bleibt, wird der größte Teil des Lichts von einem Himmelskörper emittiert wird es in den intergalaktischen Raum schaffen, und wenn das Universum nicht dicht genug ist, um schließlich zusammenzubrechen, wird dieses Licht niemals in seine Heimatgalaxie zurückkehren.

Darüber hinaus wird – wie andere betont haben – dunkle Materie postuliert, weil die sichtbare Materie in Galaxien nicht ausreicht, um ihre Rotation zu erklären. Da die sichtbare Materie weitaus mehr Masse hat als das von dieser Materie emittierte Licht (um mehrere Größenordnungen), aber nicht ausreicht, um die Rotation von Galaxien zu erklären, muss die radikal kleinere Masse des emittierten Lichts sicherlich gleich sein weniger ausreichend und könnte daher keine Erklärung dafür sein, was dunkle Materie ist.

Also nein, dunkle Materie ist nicht Licht.

Licht hat sicherlich eine schwere Masse. Licht wird auch mit dem Kehrwert des Abstandsquadrats in den Raum gestreut. Das bedeutet, dass sein Gewicht entlang der gesamten Galaxienscheibe, wo sich die Lichtquellen befinden, stärker ist. So wie dunkle Materie sein soll. Zu all dem Licht aus intergalaktischen Quellen und CMB, das im gesamten Universum mehr oder weniger gleich ist, soll lokal stärkeres Licht in den Galaxien hinzukommen, das auch auf Galaxien wirken soll. Der Punkt ist, wie viel das Licht im gesamten EM-Spektrum im interstellaren Raum wiegt. In Sonnensystemen in der Nähe von Sternen ist es im Vergleich zu normaler Masse eindeutig vernachlässigbar, aber vielleicht nicht, wenn Sie das gesamte Licht in dem riesigen Raum zwischen Sternen hinzufügen. Fügen Sie außerdem die Schwerkraft des Lichts im "leeren" Raum zwischen Galaxien hinzu (die Rotation der Galaxien sollte auch von der Schwerkraft des Lichts und Materie zwischen Galaxien). Ich denke, Astronomen müssen dies berücksichtigt haben, aber ich kann den berechneten Betrag nirgendwo finden (ich bin kein Astronom, vielleicht steht er in vielen spezialisierten Astronomiebüchern, ich weiß es nicht). Ich vermute trotzdem, dass geringes Gewicht viel, viel weniger ist als für die dunkle Materie erforderlich ist, aber ich habe keine Zahlen. Falls sie jemand hat...

Hallo Fernando, da Sie die Zahlen nicht haben, ist dies eher ein Kommentar als eine Antwort. Tatsächlich sind die Zahlen aus den CMB-Temperaturkarten leicht verfügbar und es wird leicht gezeigt, dass sie vernachlässigbar sind (einige 10 − 5 der Gesamtenergiedichte). Ich vermute, deshalb wurde Ihre Antwort abgelehnt.
Am besten bearbeiten Sie dies und fügen einige zusätzliche Informationen hinzu.
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