Может ли свет быть темной материей?

Возможно ли, что свет сам по себе является темной материей? Я говорю о фотонах (например, видимом свете, инфракрасном, ультрафиолетовом и т. д.). Я понимаю, что свет считается безмассовым, но очевидно, что он, по крайней мере, содержит энергию, потому что мы можем видеть с его помощью (например, он питает энергией клетки нашей сетчатки). Интересно, имеет ли свет очень маленькую «чистую массу» (например, 0 масса * релятивистски бесконечная скорость). Я бы подумал, что у света по крайней мере есть небольшая масса, пропорциональная его энергии. Например, возьмем E=mc^2, тогда m = E/c^2 будет описывать, сколько у него массы. Если это так, то свет тоже должен иметь очень маленькую гравитацию. Хотя эффект, казалось бы, минимальный, свет есть практически везде. Гравитация света будет более сконцентрирована внутри галактик и еще более сконцентрирована в центре галактик, где много звезд (например, темная материя). Было бы интересно провести расчеты, предполагая, что у света есть гравитация, и посмотреть, согласуются ли они с гравитационными наблюдениями темной материи во Вселенной. Было бы смешно и иронично, если бы темная материя действительно была светом.

Редактировать: обратите внимание, что кажется, что свет имеет гравитацию в соответствии с обсуждениями здесь: как свет влияет на вселенную? Если это правда, интересно, достаточно ли это важно для объяснения темной материи?

Это кажется немного надуманным, и я ожидаю, что если бы был свет, мы бы его увидели. Кроме того, я считаю, что все космологические модели учитывают влияние света/фотонов/излучения. Тем не менее, это чрезвычайно интересное соотношение или направление мысли, которое, я думаю, мне абсолютно нравится. Поскольку мне самому не очень удобно обсуждать подробности космологии, я хотел бы увидеть ответы людей. Итак, +1. Кроме того, отличная мысль, так держать. Это тот вид творчества, который ведет к большим исследованиям.
Свет можно обнаружить, а темную материю обнаружить невозможно.
Интересный вопрос... если вы суммируете всю энергию всех "проходящих" фотонов во Вселенной (в каком-то определении "сейчас") и приравниваете ее к массе через E=mc^2, имеет ли это значение? что делать (ведет ли она себя как масса, например обладает гравитацией), имеет ли эта масса какое-либо значение, и если да, то объясняет ли она каким-либо образом так называемую «отсутствующую» или темную материю в нашей Вселенной, хотя бы частично?
Таким образом, вы предполагаете, что свет притягивается гораздо сильнее, чем обычная материя.
@AnthonyX Похоже, что ответы и источники на связанный вопрос показывают, что свет действительно тяготеет в соответствии с массой, которую он имел бы при E = mc ^ 2. Если это правда, большой вопрос в том, достаточно ли этого для объяснения темной материи?
@Py-ser Я хотел бы увидеть, сколько темной материи она составляет, если предположить, что масса, связанная со светом (m = E / c ^ 2), притягивается так же, как эквивалентная масса в обычной материи.
Интересно. Одна из распространенных идей состоит в том, что темная материя является вимпом (слабо взаимодействующая массивная частица). Хотя фотоны, похоже, не взаимодействуют посредством слабого ядерного взаимодействия, мне интересно, может ли электрослабое объединение придать идее о фотонной темной материи интересный поворот.
Это довольно интересно. Некоторые говорят, что если бы это был свет, мы бы его увидели, но разве мы? Мы не видим фотоны, испускаемые Солнцем перпендикулярно нашему лучу зрения. Мы не видим их, когда они проходят мимо нас, направляясь к Юпитеру, но тем не менее они здесь, отражаясь к нам. В некотором смысле мы видим эффект света, но не сам свет (как лазер). Я всегда задавался вопросом, не было ли это просто тем, что вместо того, чтобы признать, что масса вещей больше, чем мы думали, мы говорим, что это должно быть что-то еще.
@fractalspawn Я согласен с вашим анализом. Мы не видим свет, если он не попадает на нашу сетчатку (или любое другое устройство обнаружения, которое мы используем). Это означает, что существует огромное количество света, которого мы не видим. Например, мы не видим лазерный луч (свет в пути), но мы видим точку, в которую попадает луч, потому что свет отражается от объекта и затем попадает в наши глаза.
Свет не имеет массы. Полная остановка. Лучший способ думать об этом состоит в том, что энергия способствует искривлению пространства, которое интерпретируется как сила гравитации. В любом случае, текущее содержание света во Вселенной является незначительным источником плотности энергии.

Ответы (6)

Темная материя — это просто название того, о чем мы ничего не знаем. Он был назван в связи с дополнительным источником гравитации, за которым были проведены косвенные наблюдения, но мы не можем его объяснить.

Сила гравитации, создаваемая светом, пренебрежимо мала, однако мы измерили, что гравитационное притяжение Темной Материи достаточно велико, чтобы воздействовать на целые галактики; это то, что связывает галактики вместе.

Кроме того, мы включили все, что можем наблюдать (всю обычную материю, включая фотоны), когда мы делаем расчеты для величины гравитации, которая должна быть. Так что свет уже есть. «Темная материя» — это дополнительная гравитация, которую мы не можем объяснить.

Похоже, что свет может быть источником гравитации в соответствии с вопросом / ответами, на которые я ссылался в конце моего вопроса.
Спасибо, что указали на эту статью. Когда я читаю это, становится совершенно ясно, что гравитация, вызванная светом, смехотворно мала, однако темная материя представляет собой источник гравитации, даже больший, чем у обычной материи. Кроме того, мы включаем все, что можем наблюдать (всю обычную материю, включая фотоны), когда делаем расчеты силы тяжести. Так это уже есть. «Темная материя» — это дополнительная гравитация, которую мы не можем объяснить.
Я бы посчитал этот комментарий хорошим ответом :-) Если вы измените свой ответ этим, если я не получу ничего лучше, я, вероятно, приму это как ответ.
Отредактировано. Рад, что вы нашли это достаточно объяснительным.
Это неправильно. Ее называют «темной материей» как потому, что ее нельзя увидеть, так и потому, что большая ее часть должна быть в форме, которая не взаимодействует электромагнитным путем. Следовательно, свет не может быть темной материей.

Большая часть световой энергии во Вселенной все еще находится в космическом микроволновом фоне (CMB). Весна 2011 г. Материалы класса UC Berkeley Physics 250 рассчитываются исходя из того, что Т знак равно 2,73 для ЦМБ:

Отсюда следует, что фотоны вносят только вклад 0,0000485 плотности закрытия.

Плотность закрытия — это плотность, необходимая для закрытия Вселенной, если бы не было космологической постоянной. Было определено, что наблюдаемая плотность Вселенной составляет примерно 0,3 x плотность закрытия.

Как ни странно, это также отвечает на один из других моих вопросов: astronomy.stackexchange.com/questions/4813/… Я бы принял это как ответ на этот вопрос :-)

Как сказал Яшбхатт, мы можем обнаружить свет: глазами (только видимый свет) и специальными машинами. Мы также можем видеть эффекты некоторых типов источников света. Темная материя, однако, пока не может быть обнаружена.

Кроме того, свет — это энергия, а темная материя — материя. Почему ваша кожа загорает? Это из-за ультрафиолета. Почему тебе жарко каждое лето? Это из-за инфракрасного света. Свет имеет эффект, так что это энергия: ваша кожа не загорит, если не будет энергии, которая заставит вашу кожу загореть.

В заключение, свет не является темной материей.

«темная материя есть материя»: мы понятия не имеем, что такое темная материя. Не позволяйте номенклатуре ввести вас в заблуждение. Извини, но ты просто не прав, приятель.
@horagaston: «материя» - довольно расплывчатый термин, не имеющий полностью последовательного междисциплинарного значения. С точки зрения космологии темная материя есть материя. В более абстрактной общей теории относительности свет может быть даже « материей», но в космологии более полезно проводить различие между «материей» и «излучением». Вместо этого я бы немного поспорил с утверждением, что «свет — это энергия» — это бессмысленное утверждение, потому что энергия — это свойство материи, как света, так и материи.
@StanLiou Ну, для меня неправильно говорить, что «темная материя - это материя», независимо от того , какое значение вы ей приписываете. Потому что мы НЕ ЗНАЕМ, что такое темная материя. Как только вы определяете это как нечто , вы обманываете. Но все ли в порядке, я не буду придавать этому больше актуальности, чем это.

Свет может составлять небольшую часть темной материи, но маловероятно, что она составляет большую часть или всю ее.

Из статьи Википедии о темной материи: http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

общая масса-энергия известной вселенной содержит 4,9% обычной материи, 26,8% темной материи и 68,3% темной энергии. Таким образом, по оценкам, темная материя составляет 84,5% всего вещества во Вселенной, а темная энергия плюс темное вещество составляют 95,1% всего содержимого Вселенной.[4][5]

Теперь, когда я больше об этом думаю, это будет означать, что большая часть массы во Вселенной была бы светом, а не материей, если бы темная материя была светом. Я сомневаюсь, что большая часть материи (например, в звездах) превратилась в свет даже на протяжении всей жизни Вселенной. Я считаю, что водород теряет лишь небольшую часть своей массы (в виде энергии/света), когда он превращается в гелий. Однако вполне возможно, что космическое фоновое излучение, проходящее почти через все части Вселенной, может объяснить большее количество света. Я все еще сомневаюсь, что этого будет достаточно для объяснения темной материи, но хотелось бы посмотреть, какой эффект это имеет. Это говорит мне о том, что свет, вероятно, не объясняет всю темную материю, но все же может объяснить ее часть. Я приветствую дальнейший вклад в этот вопрос (например, какая часть темной материи является светлой, если таковая имеется).

Объяснение непрофессионала здесь, так что примите это за то, что оно стоит.

Темная материя обладает локализованным гравитационным эффектом (да, локализованным в галактиках, но тем не менее локализованным); его существование предполагается на основе этого наблюдаемого эффекта.

Если бы темная материя была равномерно распределена по Вселенной, она не могла бы иметь локализованного эффекта, но вместо этого ее эффект наблюдался бы в общей скорости расширения (или сжатия) Вселенной; и во всяком случае она не могла бы оставаться равномерно распределенной, а начала бы слипаться с обычной, видимой материей.

Таким образом, темная материя должна слипаться, чтобы ее было больше в галактиках и вокруг них и меньше в межгалактическом пространстве.

Лайт, однако, не мог слипаться таким образом. В то время как часть света, генерируемого в галактике, попадает на часть материи в этой галактике и поглощается, или попадает в черную дыру в этой галактике и застревает там до конца времен, по большей части свет, излучаемый небесным телом доберется до межгалактического пространства, и если Вселенная не станет достаточно плотной, чтобы в конце концов разрушиться, этот свет никогда не вернется в свою родную галактику.

Более того, как указывали другие, темная материя постулируется потому, что видимой материи в галактиках недостаточно для объяснения ее вращения. Поскольку масса видимого вещества намного больше, чем свет, излучаемый этим веществом (на несколько порядков), но недостаточна для объяснения вращения галактик, то, несомненно, радикально меньшая масса испускаемого света обязательно должна быть даже менее достаточна и, следовательно, не может быть объяснением того, что такое темная материя.

Так что нет, темная материя — это не свет.

Свет, безусловно, имеет гравитационную массу. Свет также рассеивается в пространстве с величиной, обратной квадрату расстояния. Это означает, что его вес сильнее на всем протяжении диска галактик, где находятся источники света. Как и должна быть темная материя. Локальный более сильный свет в галактиках должен быть добавлен ко всему свету от межгалактических источников и реликтового излучения, который более или менее одинаков во всей Вселенной и должен оказывать влияние и на галактики. Дело в том, сколько весит свет во всем ЭМ спектре в межзвездном пространстве. В солнечных системах рядом со звездами явно можно пренебречь по сравнению с обычной массой, но, может быть, и нет, если вы добавите весь свет в огромном пространстве между звездами. Плюс добавьте гравитацию света в «пустом» пространстве между галактиками (на вращение галактик также должна влиять гравитация света и материя между галактиками). Я думаю, что астрономы должны были это учитывать, но я нигде не могу найти расчетную сумму (я не астроном, может быть, она есть во многих специализированных книгах по астрономии, я не знаю). В любом случае я подозреваю, что легкий вес намного, намного меньше, чем требуется для того, чтобы быть темной материей, но у меня нет цифр. Если у кого они есть...

Привет, Фернандо, поскольку у тебя нет цифр, это скорее комментарий, чем ответ. На самом деле, цифры легко доступны из температурных карт реликтового излучения, и легко показать, что ими можно пренебречь (некоторые 10 − 5 полной плотности энергии). Я подозреваю, что именно поэтому ваш ответ был отклонен.
Лучший способ продолжить это отредактировать это и добавить дополнительную информацию.
Может ли свет быть темной материей?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v