In che modo la luce influenza l'universo?

Quando la luce viene emessa ad esempio da una stella, quella stella perde energia, il che le fa ridurre la gravità. Quindi quell'energia inizia un viaggio per potenzialmente miliardi di anni, fino a raggiungere qualche altro oggetto.

Quando quella luce raggiunge una superficie, come un'altra stella o galassia, darà quell'energia alla stella di destinazione sotto forma di calore. Questo fa sì che il ricevitore aumenti la sua energia, ripristinando a sua volta una sorta di equilibrio. Inoltre, fa sì che il ricevitore emetta nuovamente una quantità minima di luce, quasi come un riflesso.

Eserciterà anche una pressione sulla superficie di ricezione una volta raggiunta la sua destinazione, sia essa una stella, una roccia o qualsiasi altra cosa.

Ma mentre quella luce viaggia attraverso lo spazio, la sua energia è "non disponibile" per il resto dell'universo. Naturalmente faccio la seguente domanda:

La luce provoca gravità, mentre è in viaggio?

Ogni singola stella emette luce in ogni direzione e alla fine raggiungerà ogni altra stella nell'universo. In ogni singolo punto dell'universo, ci deve essere un raggio continuo di luce proveniente da ogni singola altra stella nell'universo, che ha un percorso diretto verso quel punto. Dato che tutte le stelle sul cielo stanno inviando fotoni che raggiungono ogni centimetro quadrato della superficie terrestre, la quantità di pressione dovrebbe essere abbastanza grande.

La quantità di pressione è davvero insoddisfacente, dato che ogni singolo atomo su qualsiasi superficie riceve luce da ogni singola sorgente luminosa sul cielo?

Sulla base di un calcolo trovato su http://solar-center.stanford.edu/FAQ/Qshrink.html durante la sua vita il sole emetterà lo 0,034% della sua massa totale come energia. Supponendo che il sole sia nella media e che ci siano circa 10 ^ 24 stelle nell'universo e che tutte queste stelle siano in media a metà della loro vita, dovrebbe esserci energia pari alla gravità di circa 1,7 * 10 ^ 22 soli distribuiti in tutto l'universo.

Vecchia domanda, ma affronterò qualcosa che non è stato sollevato dalle risposte precedenti.

Fotoni Fotoni CMB (al primo ordine)$\simeq$

Come hanno già detto gli altri: sì, la luce ha energia e quindi gravita. La maggior parte dei fotoni che permeano l'Universo non è di origine stellare, tuttavia, ma è in realtà lo sfondo cosmico a microonde, la cui densità di energia di diversi ordini di grandezza è maggiore di altri fotoni, come mostrato nel grafico da questa risposta a " Densità numerica dei fotoni CMB " . In termini di densità numerica, ci sono 4-500 fotoni per cm 3 .$^3$

Lo spazio è grande e isotropo

Poiché i fotoni CMB sono distribuiti isotropicamente, la pressione di radiazione sempre così piccola è uguale in tutte le direzioni e quindi si annulla. E sebbene siamo continuamente bombardati sia da fotoni CMB che da fotoni stellari, lo spazio è così incredibilmente grande ( D. Adams, 1978 ) che se si considera un fotone casuale nell'Universo, la probabilità che colpisca qualsiasi cosa è trascurabile. Circa il 90% dei fotoni CMB ha viaggiato per 13,8 miliardi di anni senza colpire nulla; il restante 10% ha interagito con gli elettroni liberi che sono stati rilasciati dopo la reionizzazione, ma non sono stati assorbiti, solo polarizzati e di gran lunga la maggior parte di queste interazioni ha avuto luogo poco dopo la reionizzazione; ormai l'Universo si è semplicemente espanso troppo.

I fotoni sono spostati in rosso

$\{\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$

Sì, la luce gravita. La carica gravitazionale è energia. Bene, la gravità è una forza spin-2, quindi anche tu hai davvero slancio e stress, ma sono analoghi a una generalizzazione della corrente elettrica.

In generale, tutto ciò che contribuisce al tensore dell'energia-stress avrà qualche effetto gravitazionale, e la luce lo fa, avendo sia una densità di energia che esercitando una pressione nella direzione della propagazione.

Ma mentre quella luce viaggia attraverso lo spazio, la sua energia è "non disponibile" per il resto dell'universo.

Non proprio. Gravita ancora. Tuttavia, l'era dominata dalle radiazioni era prima di circa 50.000 anni dopo il Big Bang, ma è ormai lontana. Oggi l'effetto gravitazionale delle radiazioni è cosmologicamente trascurabile. Viviamo in una transizione tra epoche dominate dalla materia e dominate dall'energia oscura.

Dato che tutte le stelle sul cielo stanno inviando fotoni che raggiungono ogni centimetro quadrato della superficie terrestre, la quantità di pressione dovrebbe essere abbastanza grande.

La pressione della luce su qualsiasi superficie è proporzionale alla densità di energia della luce incidente su di essa. Quindi possiamo controllare direttamente questa linea di ragionamento osservando che il cielo è buio di notte.

Perché è buio di notte merita probabilmente una sua domanda (cfr. Anche il paradosso di Olbers ), ma è abbastanza chiaro che in realtà è piuttosto piccolo. Per essere onesti, dovremmo controllare più dell'intervallo visibile, ma anche così il cielo è piuttosto scuro. Quindi, in media, la pressione leggera è molto piccola.

Abbiamo il privilegio di essere vicini a una stella, ma anche durante il giorno, la leggera pressione dovuta al Sole è nell'ordine dei micropascali.

... dovrebbe esserci energia pari alla gravità di circa 1,7 * 10 ^ 22 soli distribuiti in tutto l'universo.

E questa è una piccola quantità. Come hai appena detto, questo è l'equivalente di circa lo 0,034% della massa totale di stelle nell'universo, che a sua volta costituisce solo una frazione della materia nell'universo. Allora perché sei sorpreso che il suo effetto sia trascurabile? È letteralmente migliaia di volte inferiore all'incertezza nelle misurazioni della quantità di materia nell'universo.

La luce provoca gravità durante il viaggio, un chiaro sì, secondo la famosa equivalenza di energia di massa di Einstein . (Confronta questa discussione su StackExchange .)

L'attrazione gravitazionale della luce è trascurabile su altra massa su larga scala. Solo una piccola parte della massa di una stella si trasforma in luce durante la sua vita, e solo una piccola parte della materia ordinaria è mai stata una stella. Una frazione della materia ordinaria (particelle modello standard) è costituita da neutrini (i neutrini e gli elettroni sono leptoni). La materia barionica è costituita principalmente da idrogeno e un po 'di elio (nuclei) formati poco dopo il big bang.

Una piccola frazione di massa di una stella è costituita da fotoni che si allontanano dalla stella. Questo viaggio può richiedere milioni di anni .

L'effetto della luce sugli asteroidi non è trascurabile, ma non è l'attrazione gravitazionale. E 'principalmente l' effetto YORP . Anche la polvere è influenzata dalla luce.