Чи може світло бути темною речовиною?


15

Чи можливо, що світло саме по собі є темною речовиною? Я кажу про фотони (наприклад, видиме світло, інфрачервоне, ультрафіолетове тощо). Я усвідомлюю, що світло розуміється як безмасштабний, але очевидно, що він принаймні містить енергію, тому що ми можемо бачити з ним (наприклад, він заряджає клітини наших сітківки). Цікаво, чи світло має дуже крихітну "чисту масу" (наприклад, 0 маса * відносно нескінченна швидкість). Я б подумав, що світло принаймні має невелику масу, пропорційно його енергії. Наприклад, візьмемо E = mc ^ 2, тоді m = E / c ^ 2 описував би, скільки має масу. Якщо це правда, світло має також дуже мало сили тяжіння. Хоча ефект здавався б мінімальним, світло є практично скрізь. Гравітація від світла була б більш зосереджена всередині галактик, і ще більше зосереджена в центрі галактик, де багато зірок (на зразок темної речовини). Було б цікаво провести обчислення, припускаючи, що світло має гравітацію, і побачити, чи відповідає це гравітаційним спостереженням темної матерії у Всесвіті. Було б смішно і іронічно, якби темна матерія справді була світлою.

Редагувати: Зауважте, що світло, як видається, має гравітацію відповідно до обговорень тут: Як світло впливає на Всесвіт? Якщо так багато правдиво, мені цікаво, чи це достатньо важливо для обліку темної матерії?


5
Це здається трохи надуманим, і я би сподівався, що якби було світло, ми його побачимо. Також я вважаю, що всі космологічні моделі враховують ефект світла / фотонів / випромінювання. Однак це надзвичайно цікаве співвідношення чи лінія думок, на яку я думаю, що я абсолютно закоханий. Будучи не дуже комфортно обговорювати деталі космології, я хотів би бачити будь-які відповіді людей. Отже, +1. Крім того, чудове мислення, так тримати. Це вид творчості, який призводить до великих досліджень.
Такку

3
Світло можна виявити, а темну речовину неможливо виявити.
Яшбхатт

1
Цікаве запитання ... якщо ви додасте всю енергію всіх фотонів «у дорозі» у Всесвіті (у деякому визначенні «зараз») і прирівняйте її до маси через E = mc ^ 2, чи це осмислена річ робити (чи поводиться вона як маса, наприклад, має гравітацію), чи є якась маса будь-якого значення, і якщо так, то чи якимось чином вона враховує так звану "відсутню" або темну речовину у нашому Всесвіті, навіть якщо лише частково?
Ентоні X

1
Цікаво. Однією поширеною ідеєю є темна матерія - WIMP (слабо взаємодіюча масивна частинка). Хоча фотони, здається, не взаємодіють через слабку ядерну силу, мені цікаво, чи не може електронізована уніфікація надати ідеї темної матерії фотону цікавий поворот.
HDE 226868

2
Світло безмасштабне. Повна зупинка. Кращий спосіб задуматися над тим, що енергія сприяє просторовій кривизні, що інтерпретується як сила тяжіння. Так чи інакше, поточний вміст світла у Всесвіті є мізерним джерелом щільності енергії.
Роб Джефріс

Відповіді:


19

Темна матерія - це лише назва того, про що ми нічого не знаємо. Він був названий для врахування додаткового джерела тяжкості, щодо якого були непрямі спостереження, але ми не можемо пояснити це.

Сила тяжіння, що діє від світла, незначно мала, але ми виміряли гравітаційний потяг Темної Матері, щоб бути досить великим, щоб впливати на цілі галактики; це те, що пов'язує галактики разом.

Крім того, ми включили все, що ми можемо спостерігати (всю звичайну речовину, включаючи фотони), коли ми робимо обчислення величини сили тяжіння. Так що світло вже є. «Темна матерія» - це додаткова гравітація, яку ми не можемо пояснити.


Здається, світло може бути джерелом тяжкості відповідно до питання / відповідей, з якими я пов’язаний наприкінці запитання.
Джонатан

2
Дякуємо, що вказали на цю статтю. Як я читав, цілком зрозуміло, що сила тяжіння, викликана світлом, смішно мала, але темна речовина являє собою джерело сили тяжіння, навіть більше, ніж у звичайної матерії. Крім того, ми включаємо все, що ми можемо спостерігати (всю звичайну речовину, включаючи фотони), коли робимо обчислення величини сили тяжіння. Так воно вже є. "Темна матерія" - це додаткова гравітація, яку ми не можемо пояснити.
harogaston

Я вважаю цей коментар гарною відповіддю :-) Якщо ви модифікуєте свою відповідь цим, якщо я нічого не отримаю краще, я, мабуть, прийму це як відповідь.
Джонатан

Відредаговано. Радий, що ти знайшов це досить пояснювально.
harogaston

1
Це неправильно. Його називають "темною речовиною" і тому, що її не можна побачити, а й тому, що більшість її потребує форми, яка не взаємодіє електромагнітно. Тому світло не може бути темною матерією.
Роб Джефріс

6

T=2.73

0.0000485

Щільність закриття - це щільність, необхідна для закриття Всесвіту, якби не було космологічної постійної. Спостережувана щільність Всесвіту була визначена приблизно 0,3 х щільність закриття.


1
Як не дивно, це також відповідає на одне з інших моїх питань: astronomy.stackexchange.com/questions/4813/… Я б прийняв це як відповідь на це питання :-)
Джонатан

3

Як сказав Яшбхатт, ми можемо виявити світло: своїми очима (лише видиме світло) та спеціальними машинами. Ми також можемо побачити ефекти деяких типів вогнів. Однак темну речовину наразі неможливо виявити.

Також світло - це енергія, темна матерія - матерія. Чому ваша шкіра засмагає? Це через ультрафіолетове світло. Чому ти гаряче кожного літа? Це через інфрачервоне світло. Світло впливає, тому це енергія: ваша шкіра не засмагла, якщо не буде надано енергії, яка б засмагала вашу шкіру.

На закінчення, світло - це не темна матерія.


1
"темна матерія - це матерія": Людина у нас абсолютно не має поняття, що таке "Dark Matter". Не дозволяйте номенклатурі вводити вас в оману. Вибачте, але ви просто неправі, приятель.
harogaston

3
@horagaston: "матерія" - це досить розпливчастий термін, який не має абсолютно послідовного міждисциплінарного значення. Що стосується космології, темна матерія - це матерія. У більш абстрактної загальної теорії відносності, можна було б навіть світло також бути «матерією», але робиш відмінність між «матерією» і «випромінюванням» є більш корисним , в космології. Натомість те, про що я хотів би трохи взяти на себе питання, - це твердження, що "світло - це енергія" - це безглузде твердження, адже енергія - це властивість речі, і світла, і матерії.
Стен Ліу

1
@StanLiou добре, для мене сказати, що "темна матерія - це матерія" - це неправильно, незалежно від того, яке значення ви їй присвоюєте. Тому що ми НЕ ЗНАЄМО, що таке темна речовина. Як тільки ви визначите це як щось, що вас обманює. Але це все в порядку, я більше цього не надаю.
harogaston

3

Світло може становити невелику частину темної матерії, але навряд чи вона припадає на більшість / усе це.

З статті Вікіпедії про темну речовину: http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

загальна маса-енергія відомого Всесвіту містить 4,9% звичайної речовини, 26,8% темної речовини і 68,3% темної енергії. [2] [3] Таким чином, темна речовина, за оцінками, становить 84,5% всієї речовини у Всесвіті, тоді як темна енергія плюс темна речовина становлять 95,1% від загального вмісту Всесвіту. [4] [5]

Тепер, коли я більше про це думаю, це означало б, що більша частина маси у Всесвіті буде світлом замість матерії, якщо темна матерія - світла. Я сумніваюся, що більшість матерій (наприклад, у зірках) перетворилися на світло навіть протягом усього життя Всесвіту. Я вважаю, що водень втрачає лише невелику частину своєї маси (як енергію / світло), коли він вливається в гелій. Однак можливо, що космічне випромінювання фону, проходячи майже через усі частини Всесвіту, могло б скласти більше світла. Я все ще сумніваюся, що цього було б достатньо для врахування темної речовини, але хотілося б побачити, який ефект це має. Це говорить мені про те, що світло, ймовірно, не враховує всю темну речовину, але все-таки вона може припадати на частину її. Я вітаю подальший внесок у цьому питанні (наприклад, скільки темної речовини є світлою, якщо така є).


1

Пояснення леймана тут, тож сприйміть те, що воно варте.

Темна матерія має локалізований гравітаційний ефект (так, але локалізована в галактиках, але все-таки локалізована); її існування гіпотезується на основі цього спостережуваного ефекту.

Якби темна матерія була рівномірно розподілена по всьому Всесвіту, вона не могла б мати локалізованого ефекту, але натомість її ефект спостерігався б у загальній швидкості розширення (або стиснення) Всесвіту; і в будь-якому разі він не міг би залишатися однаково розподіленим, але почав би згущуватися разом із звичайною, видимою речовиною.

Таким чином, темна матерія повинна скупчуватися, щоб було більше її в галактиках і навколо, а менше - у міжгалактичному просторі.

Однак світло не міг збиватися таким чином. У той час як частина світла, що утворюється в галактиці, потрапляє на частину речовини в цій галактиці і поглинається, або потрапляє в чорну діру в цій галактиці і застрягає там до кінця часу, здебільшого світла, випромінюваного небесним тілом вдасться до міжгалактичного простору, і якщо тільки Всесвіт не буде досить щільною, щоб врешті-решт розпатися, то світло ніколи не повернеться до своєї домашньої галактики.

Крім того, - як зазначають інші - темна матерія постулюється, оскільки видима речовина в галактиках недостатня для пояснення її обертання. Оскільки видима речовина має набагато більшу масу, ніж світло, випромінюване цією речовиною (за кількома порядками), але недостатньо для обліку обертання галактик, то, безумовно, радикально менша маса випромінюваного світла обов'язково повинна бути рівною менш достатня, і тому не могла бути поясненням того, що таке темна речовина.

Так ні, темна матерія не світла.


-2

Світло, безумовно, має гравітаційну масу. Світло також розсіюється в просторі з оберненою площею відстані. Це означає, що його вага сильніший уздовж диска галактик, де є джерела світла. Так само, як передбачається, темна матерія. Локальне більш сильне світло в галактиках слід додавати до всього світла з міжгалактичних джерел та КМБ, який є більш-менш однаковим у Всесвіті, і він повинен мати вплив і на галактики. Річ у тому, скільки важить світло у всьому спектрі ЕМ у міжзоряному просторі. Це явно незначно в сонячних системах біля зірок, порівняно з звичайною масою, але, можливо, ні, якщо додати все світло у величезний простір між зірками. Плюс додайте силу тяжіння світла в "порожній" простір між галактиками (обертання галактик також повинно впливати на гравітацію світла & матерія між галактиками). Я думаю, що астрономи, мабуть, це врахували, але я ніде не можу знайти розрахункову суму (я не астроном, можливо, це є в багатьох спеціалізованих книгах з астрономії, я не знаю). У будь-якому випадку я підозрюю, що легка вага набагато, набагато менше, ніж потрібно для темної матерії, але я не маю цих цифр. Якщо хтось має їх ...


2
105

Найкращим способом для вас було б відредагувати це та додати додаткову інформацію.
uhoh
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.