Wie wirkt sich Licht auf das Universum aus?

Wenn beispielsweise ein Stern Licht emittiert, verliert dieser Stern Energie - wodurch 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 dem Zielstern diese Energie in Form von Wärme. Dies führt dazu, dass der Empfänger seine Energie erhöht und so eine Art Gleichgewicht wiederherstellt. 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, sei es ein Stern, ein Stein oder irgendetwas anderes.

Aber während dieses Licht durch den Raum wandert, ist seine Energie für den Rest des Universums "nicht verfügbar". Natürlich stelle ich folgende Frage:

Verursacht Licht auf Reisen Schwerkraft?

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

Ist der Druck wirklich vernachlässigbar, da jedes einzelne Atom auf einer 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 ihrer Lebensdauer 0,034% ihrer Gesamtmasse als Energie abgeben. Angenommen, die Sonne ist durchschnittlich und es gibt ungefähr 10 ^ 24 Sterne im Universum, und alle diese Sterne sind im Durchschnitt in der Mitte ihrer Lebensdauer, sollte Energie in Höhe der Schwerkraft von ungefähr 1,7 * 10 ^ 22 Sonnen verteilt sein im ganzen Universum.

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

$\simeq$

$^3$

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 daher auf. Und obwohl wir ständig sowohl von CMB-Photonen als auch von Sternphotonen bombardiert werden, ist der Raum so umwerfend groß ( D. Adams, 1978 ), dass, wenn man ein zufälliges Photon im Universum betrachtet, die Wahrscheinlichkeit, dass es überhaupt etwas trifft Ist vernachlässigbar. Ungefähr 90% der CMB-Photonen sind 13,8 Milliarden Jahre lang gereist, ohne etwas zu treffen. Die verbleibenden 10% wechselwirketen mit den freien Elektronen, die nach der Reionisierung freigesetzt wurden, 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 erweitert.

Photonen sind rotverschoben

$\{\rho_\mathrm{bar},\rho_\mathrm{DM},\rho_\mathrm{DE},\rho_\mathrm{phot}\}/\rho_\mathrm{total} = \{0.05,0.27,0.68,10^{-4}\}$$1/a^3$$a$$a$$1/a^4$

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

Im Allgemeinen hat alles, was zum Spannungsenergietensor beiträgt, einen gewissen Gravitationseffekt, und Licht tut dies, indem es sowohl eine Energiedichte als auch einen Druck in Ausbreitungsrichtung ausübt.

Aber während dieses Licht durch den Raum wandert, ist seine Energie für den Rest des Universums "nicht verfügbar".

Nicht ganz. Es zieht immer noch an. Die strahlungsdominierte Ära war jedoch vor etwa 50.000 Jahren nach dem Urknall, aber sie ist längst vorbei. Der Gravitationseffekt von Strahlung ist heute 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 senden, die jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche erreichen, sollte der Druck ziemlich groß sein.

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

Warum es nachts dunkel ist, verdient wahrscheinlich eine eigene Frage (vgl. Auch Olbers 'Paradoxon ), 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. Daher ist der Lichtdruck im Durchschnitt sehr gering.

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

... sollte es Energie geben, die der Schwerkraft von ungefähr 1,7 * 10 ^ 22 Sonnen entspricht, die im ganzen Universum verteilt sind.

Und das ist eine winzige Menge. Wie Sie gerade sagten, entspricht dies etwa 0,034% der Gesamtmasse der Sterne im Universum, was wiederum nur einen Bruchteil der Materie im Universum ausmacht. Warum wundern Sie sich also, dass seine Wirkung vernachlässigbar ist? Es ist buchstäblich tausendmal weniger als die Unsicherheit bei der Messung der Materiemenge im Universum.

Licht verursacht auf Reisen Schwerkraft, ein klares Ja, durch Einsteins berühmte Masse-Energie-Äquivalenz . (Vergleichen Sie diese Diskussion auf StackExchange .)

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

Ein kleiner Teil der Masse eines Sterns besteht aus Photonen, die aus dem Stern austreten. Diese Reise kann Millionen von Jahren dauern .

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