Işık evreni nasıl etkiler?

Örneğin bir yıldız tarafından ışık yayıldığında, o yıldız enerjisini kaybeder - bu da onun çekimini azaltmasına neden olur. Daha sonra bu enerji, başka bir nesneye ulaşana kadar milyarlarca yıl boyunca bir yolculuğa başlar.

Bu ışık başka bir yıldız veya galaksi gibi bir yüzeye ulaştığında, bu enerjiyi hedef yıldıza ısı şeklinde verir. Bu, alıcının enerjisini artırmasına ve bir tür dengeyi geri kazanmasına neden olur. Ayrıca, alıcının neredeyse bir yansıma gibi bir miktar daha fazla ışık yaymasına neden olur.

Ayrıca, bir yıldız, bir kaya veya başka bir şey olsun, hedefine ulaştığında alıcı yüzey üzerinde baskı uygulayacaktır.

Ancak bu ışık uzayda yolculuk ederken, enerjisi evrenin geri kalanına "ulaşılamaz". Doğal olarak şu soruyu soruyorum:

Işık seyahat ederken yer çekimine neden olur mu?

Her yıldız her yöne ışık yayar ve sonunda evrendeki diğer tüm yıldızlara ulaşır. Evrendeki herhangi bir noktada, evrendeki her yıldızdan o noktaya doğrudan giden sürekli bir ışık ışını olmalı. Gökyüzündeki tüm yıldızların dünya yüzeyinin her santimetrekaresine ulaşan fotonlar gönderdiği göz önüne alındığında, basınç miktarı oldukça büyük olmalıdır.

Herhangi bir yüzeydeki her atomun gökyüzündeki her ışık kaynağından ışık aldığı göz önüne alındığında, basınç miktarı gerçekten ihmal edilebilir mi?

Http://solar-center.stanford.edu/FAQ/Qshrink.html adresinde bulunan bir hesaplamaya dayanarak , güneş yaşamı boyunca toplam kütlesinin% 0,034'ünü enerji olarak yayacaktır. Güneşin ortalama olduğunu ve evrende yaklaşık 10 ^ 24 yıldız olduğunu ve ortalama olarak tüm bu yıldızların ömürlerinin yarısı kadar olduğunu varsayarsak, dağıtılan yaklaşık 1,7 * 10 ^ 22 güneşin yerçekimine karşılık gelen enerji olmalıdır. evren boyunca.

Eski soru, ama önceki cevaplar tarafından gündeme getirilmemiş bir şeyi ele alacağım.

Fotonlar SPK fotonlar (ilk siparişe)$\simeq$

$^3$

Alan büyük ve izotropik

SPK fotonları izotropik olarak dağıtıldığı için, her zamankinden daha küçük olan radyasyon basıncı her yöne eşittir ve bu nedenle iptal edilir. Ve her zaman hem SPK fotonları hem de yıldız fotonları tarafından bombardımana tutulmuş olsak da, alan o kadar akıl almaz derecede büyüktür ( D. Adams, 1978 ) Evrende rastgele bir foton düşünürseniz, herhangi bir şeye çarpma olasılığı ihmal edilebilir. SPK fotonlarının yaklaşık% 90'ı hiçbir şeye çarpmadan 13.8 milyar yıldır seyahat ediyor; geri kalan% 10, reiyonizasyondan sonra serbest bırakılan, ancak emilmedi, sadece polarize edildi ve bu etkileşimlerin çoğu, yeniden iyonizasyondan kısa bir süre sonra gerçekleşti; Şimdiye kadar, Evren çok fazla genişledi.

Fotonlar kırmızıya kayıyor

$\{\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$

Evet, ışık çekiliyor. Yerçekimi yükü enerjidir. Yerçekimi bir spin-2 kuvvetidir, bu yüzden gerçekten de momentum ve stresiniz var, ancak elektrik akımının genelleştirilmesine benzerler.

Genel olarak, stres-enerji tensörüne katkıda bulunan herhangi bir şeyin bir miktar yerçekimi etkisi olacaktır ve ışık bunu hem enerji yoğunluğuna hem de yayılma yönünde baskı uygulayarak yapar.

Ancak bu ışık uzayda yolculuk ederken, enerjisi evrenin geri kalanına "ulaşılamaz".

Pek değil. Hala yerçekimi yapıyor. Bununla birlikte, radyasyonun hakim olduğu dönem, Big Bang'den yaklaşık 50 bin yıl önceydi, ancak uzun bir geçmiş. Bugün radyasyonun yerçekimi etkisi kozmolojik olarak ihmal edilebilir. Maddenin egemen olduğu ve karanlık enerjinin egemen olduğu dönemler arasında bir geçiş yaşıyoruz.

Gökyüzündeki tüm yıldızların dünya yüzeyinin her santimetrekaresine ulaşan fotonlar gönderdiği göz önüne alındığında, basınç miktarı oldukça büyük olmalıdır.

Herhangi bir yüzeydeki ışık basıncı, üzerindeki ışık enerjisi yoğunluğu ile orantılıdır. Böylece gökyüzünün geceleri karanlık olduğunu gözlemleyerek bu akıl yürütme çizgisini doğrudan kontrol edebiliriz.

Geceleri neden karanlık olduğu muhtemelen kendi sorusunu hak ediyor (bkz. Olbers'in paradoksu ), ancak aslında oldukça küçük olduğu açıktır. Adil olmak gerekirse, görünür aralıktan daha fazlasını kontrol etmeliyiz, ancak yine de gökyüzü oldukça karanlık. Böylece ortalama olarak hafif basınç çok düşüktür.

Bir yıldıza yakın olma ayrıcalığına sahibiz, ancak gün boyunca bile Güneş'ten kaynaklanan ışık basıncı mikropaskal düzenindedir.

... evrende dağılmış yaklaşık 1.7 * 10 ^ 22 güneşin yerçekimi miktarında enerji olmalıdır.

Ve bu küçük bir miktar. Az önce söylediğin gibi, bu evrendeki toplam yıldız kütlesinin yaklaşık% 0.034'üne eşdeğerdir, bu da evrendeki maddenin bir kısmını oluşturur. Peki neden etkisinin ihmal edilebilir olduğuna şaşırıyorsunuz? Evrendeki madde miktarının ölçülmesindeki belirsizlikten tam anlamıyla binlerce kat daha az.

Işık, Einstein'ın ünlü kütle-enerji dengesi tarafından açık bir şekilde evet, seyahat ederken yer çekimine neden olur . ( Bu tartışmayı StackExchange ile karşılaştırın .)

Işığın yerçekimi çekmesi büyük çapta diğer kütleler için önemsizdir. Bir yıldızın kütlesinin sadece küçük bir kısmı yaşamı boyunca ışığa dönüşür ve sıradan maddenin sadece küçük bir kısmı şimdiye kadar bir yıldız olmuştur. Sıradan (standart model parçacıklar) maddenin bir kısmı nötrinolardan oluşur (nötrinolar ve elektronlar leptonlardır). Baryonik madde esas olarak hidrojen ve büyük patlamadan kısa bir süre sonra oluşan bazı helyumdan (çekirdeklerden) oluşur.

Bir yıldızın kütlesinin küçük bir kısmı, yıldızın dışına çıkan fotonlardan oluşur. Bu seyahat milyonlarca yıl alabilir .

Işığın asteroitler üzerindeki etkisi göz ardı edilemez, ancak yerçekimi çekme değildir. Esas olarak YORP etkisi. Toz da ışıktan etkilenir.