La lumière pourrait-elle être de la matière noire?

15

Est-il possible que la lumière elle-même soit de la matière noire? Je parle de photons (ex: lumière visible, infrarouge, ultraviolet, etc ...). Je me rends compte que la lumière est comprise comme étant sans masse, mais il est évident qu'elle contient au moins de l'énergie parce que nous pouvons voir avec elle (par exemple, elle dynamise les cellules de notre rétine). Je me demande si la lumière a une très petite "masse nette" (par exemple 0 masse * vitesse infiniment relativiste). Je pense que la lumière a au moins une petite masse, proportionnelle à son énergie. Par exemple, prenez E = mc ^ 2, puis m = E / c ^ 2 décrirait sa masse. Si cela est vrai, la lumière devrait également avoir très peu de gravité. Bien que l'effet semble minime, la lumière est pratiquement partout. La gravité de la lumière serait plus concentrée à l'intérieur des galaxies, et encore plus concentré au centre des galaxies où il y a beaucoup d'étoiles (comme la matière noire). Il serait intéressant d'effectuer les calculs, en supposant que la lumière a de la gravité, et de voir si cela correspond aux observations gravitationnelles de la matière noire dans l'univers. Ce serait drôle et ironique si la matière noire est vraiment claire.

Edit: Notez qu'il semble que la lumière ait de la gravité selon les discussions ici: Comment la lumière affecte-t-elle l'univers? Si cela est vrai, je me demande si cela est suffisamment important pour rendre compte de la matière noire?

Jonathan
la source
5
Cela semble un peu tiré par les cheveux et je m'attendrais à ce que s'il y avait de la lumière, nous le voyions. De plus, je crois que tous les modèles cosmologiques tiennent compte de l'effet de la lumière / des photons / du rayonnement. Cependant, c'est une corrélation extrêmement intéressante ou une ligne de pensée dont je pense que je suis absolument amoureux. N'étant pas très à l'aise de discuter des détails de la cosmologie moi-même, j'aimerais voir les réponses des gens. Donc, un +1. Aussi, bonne réflexion, continuez comme ça. C'est le genre de créativité qui mène à de grandes recherches.
Takku
3
La lumière peut être détectée et la matière noire ne peut pas être détectée.
Yashbhatt
1
Une question intéressante ... si vous additionnez toute l'énergie de tous les photons "en transit" dans l'univers (dans une certaine définition de "maintenant") et que vous l'assimilez à la masse via E = mc ^ 2, est-ce une chose significative à faire (se comporte-t-il comme une masse, par exemple, a-t-il de la gravité), cette masse a-t-elle une signification quelconque, et si oui, est-ce que cela explique en quoi que ce soit la matière dite "manquante" ou sombre dans notre univers, même si ce n'est que partiellement?
Anthony X
1
Intéressant. Une idée courante est que la matière noire est un WIMP (Weakly Interacting Massive Particle). Bien que les photons ne semblent pas interagir via la faible force nucléaire, je me demande si l'unification électrofaible pourrait donner une tournure intéressante à l'idée de la matière noire des photons.
HDE 226868
2
La lumière est sans masse. Arrêt complet. Une meilleure façon d'y penser est que l'énergie contribue à la courbure spatiale qui est interprétée comme la force de gravité. Quoi qu'il en soit, le contenu lumineux actuel de l'univers est une source négligeable de densité d'énergie.
Rob Jeffries

Réponses:

19

La matière noire n'est qu'un nom pour quelque chose dont nous ne savons rien. Il a été nommé pour tenir compte d'une source de gravité supplémentaire pour laquelle il y a eu des observations indirectes, mais pourtant nous ne pouvons pas l'expliquer.

La force de gravité exercée par la lumière est négligeable, mais nous avons mesuré l'attraction gravitationnelle de la matière noire pour qu'elle soit suffisamment grande pour affecter des galaxies entières; c'est ce qui relie les galaxies.

De plus, nous avons inclus tout ce que nous pouvons observer (toute matière ordinaire, y compris les photons) lorsque nous faisons les calculs de la quantité de gravité qu'il devrait y avoir. La lumière est donc déjà là. La «matière noire» est cette gravité supplémentaire que nous ne pouvons pas expliquer.

harogaston
la source
Il semble que la lumière puisse être une source de gravité selon les questions / réponses auxquelles j'ai lié à la fin de ma question.
Jonathan
2
Merci d'avoir signalé cet article. Comme je l'ai lu, il est assez clair que la gravité causée par la lumière est ridiculement petite, mais la matière noire représente une source de gravité encore plus grande que celle de la matière ordinaire. De plus, nous incluons tout ce que nous pouvons observer (toute matière ordinaire, y compris les photons) lorsque nous effectuons les calculs de la quantité de gravité. Il est donc déjà là. La «matière noire» est cette gravité supplémentaire dont nous ne pouvons pas tenir compte.
harogaston
Je considérerais ce commentaire comme une bonne réponse :-) Si vous modifiez votre réponse avec ceci, si je n'obtiens rien de mieux, j'accepterai probablement cela comme réponse.
Jonathan
Édité. Heureux de l'avoir trouvé suffisamment explicatif.
harogaston
1
Ce n'est pas correct. Elle est appelée «matière noire» à la fois parce qu'elle n'est pas visible, mais aussi parce que la majorité de celle-ci doit être sous une forme qui n'interagit pas électromagnétiquement. La lumière ne peut donc pas être de la matière noire.
Rob Jeffries
6

T=2.73

0.0000485

La densité de fermeture est la densité nécessaire pour fermer l'univers s'il n'y avait pas de constante cosmologique. On a déterminé que la densité observée de l'univers était d'environ 0,3 x densité de fermeture.

eshaya
la source
1
Curieusement, cela répond également à l'une des autres questions que j'avais: astronomy.stackexchange.com/questions/4813/… J'accepterais cela comme une réponse à cette question :-)
Jonathan
3

Comme l'a dit Yashbhatt, nous pouvons détecter la lumière: avec nos yeux (lumière visible uniquement) et avec des machines spéciales. Nous pouvons également voir les effets de certains types de lumières. Cependant, la matière noire ne peut pas être détectée pour l'instant.

De plus, la lumière est énergie, la matière noire est matière. Pourquoi votre peau bronzée? C'est à cause de la lumière ultraviolette. Pourquoi avez-vous chaud chaque été? C'est à cause de la lumière infrarouge. La lumière a un effet, c'est donc de l'énergie: votre peau ne bronzera pas s'il n'y a pas d'énergie pour faire bronzer votre peau.

En conclusion, la lumière n'est pas de la matière noire.

Archa
la source
1
"la matière noire est matière": l'homme, nous n'avons absolument aucune idée de ce qu'est la matière noire. Ne laissez pas la nomenclature vous induire en erreur. Je suis désolé mais vous vous trompez tout simplement mon pote.
harogaston
3
@horagaston: «matière» est un terme assez vague sans signification interdisciplinaire complètement cohérente. En ce qui concerne la cosmologie, la matière noire est matière. Dans une relativité générale plus abstraite, on pourrait même considérer que la lumière est aussi «matière», mais faire une distinction entre «matière» et «rayonnement» est plus utile en cosmologie. Au lieu de cela, je prendrais un peu de problème sur l'affirmation selon laquelle "la lumière est énergie" - c'est une déclaration vide de sens, car l'énergie est une propriété des choses, à la fois la lumière et la matière.
Stan Liou
1
@StanLiou bien, pour moi, dire "la matière noire est matière" est faux peu importe la signification que vous lui attribuez. Parce que nous ne savons pas ce qu'est la matière noire. Dès que vous le définissez comme quelque chose que vous trompez. Mais est-ce bien, je ne lui donnerai pas plus de pertinence que cela.
harogaston
3

La lumière peut représenter une petite partie de la matière noire, mais il est peu probable qu'elle en représente la plupart / la totalité.

Extrait d'un article de Wikipedia sur la matière noire: http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

la masse-énergie totale de l'univers connu contient 4,9% de matière ordinaire, 26,8% de matière noire et 68,3% d'énergie sombre. [2] [3] Ainsi, la matière noire est estimée à 84,5% de la matière totale dans l'univers, tandis que l'énergie noire plus la matière noire constituent 95,1% du contenu total de l'univers. [4] [5]

Maintenant que j'y pense plus, cela signifierait que la majeure partie de la masse dans l'univers serait de la lumière au lieu de la matière si la matière noire est légère. Je doute que la plupart de la matière (par exemple dans les étoiles) se soit transformée en lumière, même tout au long de la vie de l'univers. Je crois que l'hydrogène ne perd qu'une infime partie de sa masse (sous forme d'énergie / lumière) lorsqu'il est fusionné en hélium. Cependant, il est possible que le rayonnement de fond cosmique, traversant presque toutes les parties de l'univers, puisse représenter plus de lumière. Je doute encore que ce soit suffisant pour rendre compte de la matière noire, mais j'aimerais voir quel effet cela a. Cela me dit que la lumière ne représente probablement pas toute la matière noire, mais qu'elle pourrait quand même en représenter une partie. Je me réjouis de toute contribution supplémentaire à ce sujet (par exemple, la quantité de matière noire qui est claire, le cas échéant).

Jonathan
la source
1

L'explication de Layman ici, alors prenez-la pour ce qu'elle vaut.

La matière noire a un effet gravitationnel localisé (localisé dans les galaxies, oui, mais néanmoins localisé); son existence est supposée sur la base de cet effet observé.

Si la matière noire était également répartie dans tout l'univers, elle ne pourrait pas avoir un effet localisé, mais son effet serait plutôt observé dans le taux global d'expansion (ou de contraction) de l'univers; et en tout cas, elle ne pouvait pas rester également répartie, mais commençait à s'agglutiner avec la matière ordinaire et visible.

La matière noire doit donc s'agglutiner pour qu'il y en ait plus dans et autour des galaxies, et moins dans l'espace intergalactique.

La lumière, cependant, ne pouvait pas s'agglutiner de cette façon. Alors qu'une partie de la lumière générée dans une galaxie frappe une partie de la matière dans cette galaxie et est absorbée, ou frappe un trou noir dans cette galaxie et y reste coincée jusqu'à la fin des temps, pour la plupart la lumière émise par un corps céleste arrivera dans l'espace intergalactique, et à moins que l'univers ne soit suffisamment dense pour finalement s'effondrer, cette lumière ne reviendra jamais dans sa galaxie d'origine.

De plus - comme d'autres l'ont souligné - la matière noire est postulée parce que la matière visible dans les galaxies est insuffisante pour expliquer sa rotation. Étant donné que la matière visible a de loin plus de masse que la lumière émise par cette matière (par plusieurs ordres de grandeur), mais est insuffisante pour tenir compte de la rotation des galaxies, alors la masse radicalement plus petite de la lumière émise doit être nécessairement égale moins suffisante et ne pouvait donc pas expliquer ce qu'est la matière noire.

Donc non, la matière noire n'est pas la lumière.

EvilSnack
la source
-2

La lumière a certainement une masse gravitationnelle. La lumière est également dispersée dans l'espace avec l'inverse du carré de distance. Cela signifie que son poids est plus fort tout au long du disque des galaxies où se trouvent les sources lumineuses. Tout comme la matière noire est censée l'être. Une lumière locale plus forte dans les galaxies doit être ajoutée à toute la lumière provenant de sources intergalactiques et de CMB, qui est plus ou moins la même à travers l'univers, et devrait également avoir un effet sur les galaxies. Le point est de savoir combien la lumière dans tout le spectre EM dans les poids de l'espace interstellaire. C'est clairement négligeable dans les systèmes solaires près des étoiles, par rapport à la masse régulière, mais peut-être pas si vous ajoutez toute la lumière dans l'énorme espace entre les étoiles. De plus, ajoutez la gravité de la lumière dans l'espace "vide" entre les galaxies (la rotation des galaxies devrait également être affectée par la gravité de la lumière et entre galaxies). Je pense que les astronomes ont dû en tenir compte, mais je ne peux trouver le montant calculé nulle part (je ne suis pas astronome, peut-être que c'est dans de nombreux livres d'astronomie spécialisés, je ne sais pas). Je soupçonne de toute façon que le poids léger est beaucoup, beaucoup moins que nécessaire pour être la matière noire, mais je n'ai pas les chiffres. Si quelqu'un les a ...

Fernando C.
la source
2
105
La meilleure façon de procéder serait de la modifier et d'ajouter des informations supplémentaires.
uhoh