Vraag:
Waarom kunnen "ontbrekende massa" (= donkere materie) geen fotonen zijn?
Tom Fangrow
2012-11-29 10:54:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nadat een ster leeft en sterft, neem ik aan dat vrijwel al zijn massa fotonen zou zijn. Als er al genoeg sterren hebben geleefd en gestorven, zou er dan niet genoeg fotonenergie kunnen zijn om alle "ontbrekende massa" (= donkere materie) in het universum te verklaren?

En als er genoeg fotonen waren om rekening te houden met alle ontbrekende massa, hoe zou het er voor ons uitzien?

Slechts een klein deel van de massa van een ster wordt ooit omgezet in fotonen.
Kosmologen * houden * wel rekening met de fotonen in hun berekeningen.De energie van alle fotonen die door sterren worden uitgestraald, en zelfs de fotonen die worden uitgezonden bij extreme gebeurtenissen zoals supernovae en accretieprocessen van zwarte gaten, is relatief klein.De fotonenergie in het heelal is overwegend die van de CMB.
@DavidZ: De CMB is geen sterrenlicht.Het dateert van vóór de stervorming.
@BenCrowell Ik weet het, ik had het niet over de CMB en het leek erop dat Tom dat ook niet was.In elk geval zouden deze opmerkingen niet echt opmerkingen moeten zijn, dus ik zou graag terugkomen en ze na een tijdje verwijderen.
Zes antwoorden:
anna v
2012-11-29 11:14:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Over het algemeen zijn deeltjes met een massa van nul die met de snelheid van het licht reizen niet goed voor donkere materie, omdat donkere materie zich concentreert rond zwaartekrachtaantrekkers. Het moeten deeltjes met een bepaalde massa zijn die in rust kunnen zijn om vanaf het begin rond een galactisch centrum te blijven. Bovendien moeten ze worden gecontroleerd door zwakke interacties, als ze vervallen, omdat de halo van donkere materie gedurende lange perioden stabiel is.

Misschien moet ik toevoegen dat zeer koele fotonen vanaf het begin van de vorming van de waargenomen universum bestaat en is gedetecteerd als Comsmic Microwave Background -straling, zeer laagfrequente fotonen, gelijkmatig verdeeld in de kosmos.

Bedankt voor je antwoord. Als er een zee van fotonen zou zijn, zouden ze zich dan niet ook concentreren rond zwaartekrachtaantrekkers? Zouden er niet meer fotonen in de potentiële energiebron van de gravitatie-attractor zijn dan in de vlakke ruimte? Zou deze situatie niet stabiel zijn? Zijn deeltjes met massa echt de enige kandidaten?
Afgezien van de onstabiele baan bij $ r = 3M $ kun je geen fotonen binden in een gravitatieput. De reden is simpelweg dat ze altijd voor $ c $ reizen, terwijl deeltjes met massa elke snelheid kunnen aannemen. Daarom kunnen planeten stabiele banen rond de zon hebben. Er is een enkele afstand tot een massa waar de lichtsnelheid overeenkomt met de orbitale snelheid, maar zelfs deze baan is onstabiel, dus je zou daar nooit een significante concentratie fotonen vinden.
Zoals John zegt; een deeltje moet wat massa hebben om in een baan te blijven. CMB concentreert zich niet rond sterrenstelsels, en dat zijn de koudste fotonen die we hebben waargenomen, omdat ze nog steeds met de snelheid van het licht reizen.
John Rennie
2012-11-29 13:23:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Er is een eenvoudig argument waarom fotonen die door sterren worden uitgezonden geen donkere materie kunnen zijn, en dat komt omdat er ongeveer tien keer meer donkere materie is dan normale materie. Als alle sterren die bij de oerknal waren ontstaan, in fotonen waren veranderd, zouden er nog steeds niet genoeg van zijn.

Je zou kunnen zeggen dat er misschien meer normale materie is ontstaan ​​dan we denken dat tijdens de oerknal is ontstaan, maar de Theory of Big Bang Nucleosynthesis stelt een limiet op hoeveel normale materie werd gecreëerd, en deze limiet is vier keer kleiner dan de hoeveelheid donkere materie. De donkere materie moet iets zijn odd.

Als je geïnteresseerd bent in meer informatie, is dit artikel een goede recensie, hoewel moeilijker dan de antwoorden hier!

Anixx
2012-11-29 18:09:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Fotonen zijn gemakkelijk te detecteren. We kunnen tellen hoeveel fotonen er op elke afstand van ons zijn door gewoon de fotonen te tellen die ons vanaf daar bereiken. Het is onmogelijk dat de verborgen fotonen door het hele universum dwalen, maar ontwijken ons op mysterieuze wijze.

Het is niet waar.Als de fotonen van een extreem lage frequentie zijn, zou je die fotonen alleen kunnen detecteren met behulp van een extreem grote antenne, die niet kan worden gebouwd.Dit soort fotonen kan degene zijn die deze EMDrive laat werken
@Sartem Cacartem De fotonen van de ster die instort zullen hoe dan ook een hogere frequentie hebben dan CMB.
nomological
2013-11-21 19:19:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik wil er alleen op wijzen dat het lijkt alsof sommige mensen 'donkere materie' verwarren met 'donkere energie'. Gewone "normale" materie, zoals elektronen, neutronen en dergelijke, vormen naar schatting ongeveer 5% van de materie / energiedichtheid van ons universum.

Donkere materie, die naar schatting ongeveer 25% van de materie uitmaakt. de materie / energiedichtheid van het universum is materie die massa heeft, maar waarvan de zwaartekracht en andere effecten niet direct zichtbaar zijn. Donkere materie is enigszins mysterieus, maar kan gemakkelijk zoiets zijn als exotische deeltjes of oceanen van zwarte gaten tussen sterrenstelsels.

Donkere energie, is het echte mysterie; het vormt de andere (ongeveer) 70% van de materie / energiedichtheid van het universum die nodig is om de inflatoire kosmologie en de expansie / versnelling van het universum te verklaren.

Fotonen zijn massa-loze deeltjes die energie belichamen, zichtbaar wanneer ze objecten raken. Ik denk dat het een interessant idee is dat de energie van fotonen op zijn minst gedeeltelijk een oplossing zou kunnen vormen voor het "ontbrekende" donkere energieprobleem. Zoals is opgemerkt, is het moeilijk in overeenstemming te brengen hoe zoveel van de "ontbrekende" energie uit zo weinig kan komen: de 5% gewone materie die al die donkere energie creëert. Maar ik zie in het algemeen niets onmogelijks aan dit idee. Misschien draagt ​​de donkere materie hier ook op de een of andere manier aan bij. Er kunnen zelfs donkere elektromagnetische krachten zijn die donkere fotonen creëren, dit kan worden gezien als extra-dimensionaal als een poster waarnaar eerder werd verwezen.

"Het is nederig om te denken dat gewone materie, inclusief alle elementaire deeltjes die we ooit in laboratoriumexperimenten hebben ontdekt, slechts ongeveer 5% uitmaakt van de energiedichtheid van het universum." _Sean Carroll

Met zo weinig van wat we gewend zijn te zien en ermee om te gaan op een gewone, zinvolle manier om daadwerkelijk het bestaande te verzinnen, is speculatie over wat er nog meer is niet alleen gerechtvaardigd, maar ook noodzakelijk.

Ryan
2012-11-29 11:20:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Fotonen hebben geen massa. Dus je aanname is onjuist, hoewel ik niet weet hoeveel van de massa van (zeg maar) de massa van een hoofdreeksster tijdens zijn levensduur in fotonen wordt omgezet.

Fotonen kunnen bijvoorbeeld donkere materie niet verklaren, omdat donkere materie massa heeft .

Thermische energie (in het vacuüm) bestaat uit fotonen , die spontaan deeltjes-antideeltjesparen kunnen vormen. Meestal vernietigen deze snel, dus dit is ook geen goede bron van massa.

-1. Fotonen hebben geen massa, maar wel energie. Het is heel goed mogelijk dat tijdens de levensduur van een ster een deel van zijn massa wordt omgezet in energie (d.w.z. fotonen).
De aanname was dat alle massa van een ster wordt omgezet in energie in de vorm van fotonen. Geef me een moment humor. U zegt dat donkere materie massa heeft. Hoe weet je dat? Is het omdat het de zwaartekracht beïnvloedt? Weten we zeker dat fotonen de zwaartekracht niet beïnvloeden?
Blij om je te vermaken! Donkere materie wordt _alleen_ gedetecteerd door zijn zwaartekrachtseffecten. Alleen massieve deeltjes hebben zwaartekrachtvelden. Wat betreft fotonen die de zwaartekracht beïnvloeden, het enige mechanisme dat ik ken, is het creëren van deeltjes / antideeltjesparen, wat, zoals ik al zei, geen goede bron van massa / zwaartekracht is omdat ze snel vernietigen. Ik _kan_ niet zeggen dat we _voorzeker_ weten dat fotonen de zwaartekracht niet beïnvloeden, alleen dat ze er in de algemene relativiteitstheorie geen invloed op hebben. In principe is er geen consensus over de oorsprong van zwaartekracht ... maar geen experiment / waarneming heeft aangetoond dat fotonen de zwaartekracht niet beïnvloeden.
Fotonen hebben wel invloed op de zwaartekracht, maar dat komt omdat de zwaartekracht wordt beïnvloed door energie, niet door massa.
Fotonen hebben invloed op en worden beïnvloed door de zwaartekracht (gravitatielenzen), ze kunnen niet worden opgevangen door zwaartekrachtputten vanwege de snelheid c. Zie de opmerking van Johhn in mijn antwoord.
Ik denk dat ik iets mis. Als er geen materie is, wordt de zwaartekracht beïnvloed door energie?
@Ryan - ja, bij afwezigheid van massa wordt de zwaartekracht beïnvloed door energie en zelfs onwaarschijnlijke zaken als druk. De bron van de kromming is de spanning-energie tensor (http://en.wikipedia.org/wiki/Stress%E2%80%93energy_tensor) en deze maakt geen onderscheid tussen massa en energie. Ze worden behandeld als gerelateerd door de (on) beroemde $ E = mc ^ 2 $.
Is het echt waar dat fotonen geen massa hebben?Ik denk dat ze geen massa hebben in de conventionele zin.
@sscotti Ze hebben geen [onveranderlijke massa] (https://en.wikipedia.org/wiki/Invariant_mass).Zoals Einstein [zei] (https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_special_relativity#Relativistic_mass): "Het is beter om geen ander massaconcept te introduceren dan de 'rest massa' m. In plaats van M [" relativistische massa "te introduceren.] is het beter om de uitdrukking voor het momentum en de energie van een lichaam in beweging te noemen. "
Riad
2018-09-17 22:02:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Er wordt aangenomen dat de vroege toestand van het universum voornamelijk straling was, daarna hadden we expansie; straling koelde daardoor af en condenseerde tot materie. De druk van een foton / stralingsgas is positief en wordt gegeven door een vergelijking die lijkt op de universele gaswet; PV = .9 NkT ( https://en.wikipedia.org/wiki/Photon_gas). Dus logisch gezien moet de totale (equivalente) massa of de totale gecondenseerde energie in het heelal bij aanvang kleiner zijn dan de totale straling. Als ook het condensatieproces slechts een klein deel van die straling inhield, dan zouden we zeker veel straling niet-gecondenseerd moeten hebben - en dat zou gemakkelijk veel meer kunnen zijn dan dat van alle materie. Dit overgebleven gas zet zijn expansie natuurlijk voort - vandaag en in de toekomst. en misschien niet zo verwachte situaties. Als we dit standpunt accepteren, kan men gedetailleerde berekeningen uitvoeren om een ​​volledig beeld te krijgen. De mate van uitbreiding kan een nuttig resultaat zijn om te vergelijken met de huidige gegevens.



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...