¿Cómo contribuyen las señales de radio a la gravedad?

Primero, la inspiración para esta pregunta:

Acabo de leer que se tarda una hora en enviar una imagen desde la sonda espacial New Horizons a la Tierra. También toma alrededor de 5 horas para que esa imagen llegue a la tierra.

Esto significa que hay unas 4 imágenes "flotando" en el espacio, en algún lugar entre Plutón y la Tierra.

Esta información es energía, y la energía contribuye a la gravitación en algún lugar entre Plutón y la Tierra en este momento.

¿Es correcta esta última afirmación?

En ese caso:

El sol sale 10 26  vatio de energía. Lo ha estado haciendo durante más de 4 mil millones de años. En el universo observable, hay entre 10 22 y 10 24 estrellas.

Si la estrella promedio es similar al sol e ignoramos la energía que ha sido almacenada en los planetas, entonces hasta 10 ( 26 + 24 ) = 10 50  vatio de energía se está agregando al "espacio vacío".

4 mil millones de años es algo así como 10 17 segundos (redondeado hacia abajo).

Esto significa que podría haber tanto como 10 ( 50 + 17 ) = 10 67  j de energía, simplemente moviéndose por el universo.

¿Es esto insignificante?

La cantidad de energía es probablemente mucho mayor que 10 67 j , ya que no tomo en cuenta la luz que se emitió hace más de 4 mil millones de años. Tampoco tiene en cuenta las estrellas más allá de nuestro universo observable.

Me disculpo por usar estimaciones muy simplificadas, pero dado que los números son tan grandes, los errores se vuelven menos importantes. he usado ingenuamente mi = metro C 2 pasar de julios a kilogramos. obtengo algo como 10 9 Masas de la Vía Láctea.

¿Se tiene en cuenta esta energía cuando los científicos dicen que el universo se está expandiendo? Tengo la sensación de que esta energía haría que pareciera que el universo se expande más rápido .

No me queda claro lo que preguntas. Me parece que estás preguntando si el Universo se vuelve más liviano debido a que toda esa masa se convierte en radiación electromagnética y cómo eso podría influir en la expansión del Universo. ¿Tengo razón?
@Gert No, no creo que sea posible que el universo como sistema se vuelva más liviano, pero creo que una parte sustancial de la energía de los universos está "en tránsito" en forma de radiación, y estoy preguntando si esto se tiene en cuenta al calcular la distancia a otros objetos muy distantes.

Respuestas (2)

Absolutamente hay una contribución a la densidad de energía del universo debido a la radiación. Es pequeño en comparación con la materia bariónica, la materia oscura o la energía oscura, y se debe principalmente al fondo cósmico de microondas (CMB) que quedó del Big Bang. Claro, el CMB es débil aquí en comparación con el Sol, y débil dentro de la Galaxia en comparación con la luz de las estrellas cercanas; pero el CMB llena todo el volumen del espacio intergaláctico de manera más o menos uniforme, mientras que la luz de las estrellas de las galaxias se desvanece como 1 / r 2 mientras te mueves hacia el vacío. Promediado por volumen, el CMB gana.

El Grupo de Datos de Partículas cotiza densidades numéricas

norte fotón = 410.7 C metro − 3 norte barión = 2.482 × 10 − 7 C metro − 3
para fotones y bariones CMB, es decir, hay alrededor de dos bariones por cada tres mil millones de fotones. Pero los bariones (protones y neutrones) tienen cada uno una energía en reposo
metro barión C 2 = 940 MeV
mientras que los fotones CMB tienen energía
mi fotón = k T CMB = 86 m mi V k ⋅ 2.7 k = 230 m mi V .
Esta relación de energía mi barión / mi fotón ≈ 4 × 10 12 contrarresta la relación de densidad numérica norte fotón / norte barión = 6 × 10 − 10 , de modo que la densidad de energía del universo debida a los bariones es unas 70 veces mayor que la densidad de energía debida a la radiación. Dado que los bariones solo representan alrededor del 5% de la densidad de energía de todos modos, es seguro dejar la densidad de radiación en la mayoría de las discusiones.

has calculado 10 9 La radiación estelar emitida por las masas de la Vía Láctea en el último tercio de la edad del Universo. Si suponemos que hay alrededor 10 14 Vías Lácteas por ahí, mis estimaciones dan alrededor 10 12 Fotones de fondo de microondas cósmicos equivalentes a las Vías Lácteas, lo que deja mucho espacio para que la luz de las estrellas se pierda en el ruido.

Entonces, ¡tu afirmación es correcta! ¡Tu aritmética parece plausible! Pero el efecto puede ser despreciado.

Pero solo una elaboración: si, por ejemplo, el universo fue 10000 veces más brillante en el primer trimestre de su vida, entonces mi número se convierte en 10 ^ 13. 10000 es solo una pregunta, podría haber sido 10 ^ 10 veces más brillante los primeros mil millones de años. (esta salida de energía ahora está "contenida" dentro de los agujeros negros") Y todavía estamos ignorando la mitad del tiempo de vida del universo. ¿Correcto? Pero obviamente, solo podemos especular qué tan brillante era el universo al principio.
¿No podría "energía oscura" = "radiación de fondo"?
El universo primitivo estaba "dominado por la radiación"; después de que se enfrió, se convirtió en "materia dominada"; actualmente está "dominada por la energía oscura". La energía oscura tiene una ecuación de estado diferente del fondo cósmico de microondas.
En realidad, la densidad del número de fotones es
norte fotón = 410 C metro − 3 ( T 2.723 k ) 3 ;
si retrocedes en el tiempo, estás lidiando con un universo más pequeño y más caliente donde el CMB es más importante. El CMB se emitió cuando, literalmente, todos los átomos del universo pasaron de ionizados a neutrales; la radiación de las fotosferas nunca competirá.

¿Se tiene en cuenta esta energía cuando los científicos dicen que el universo se está expandiendo? 

Si y no. En primer lugar, vemos que el universo se está expandiendo de manera bastante directa, y tratamos de averiguar cuántas estrellas hay y cuántas emiten y usamos las diferentes para descubrir la energía oscura y la materia oscura. Entonces, cuando estimamos la materia oscura y la energía oscura, tenemos en cuenta esa energía.

Pero sabemos cuánto se está expandiendo el universo con solo mirarlo y medirlo directamente.

Solo vemos que el universo se está expandiendo en función del desplazamiento hacia el rojo. Entre nosotros y la otra estrella, hay una cantidad sustancial de energía en forma de fotones. La cantidad de energía que afecta a la luz que viaja desde la estrella distante debería ser una función de la distancia, y solo estoy especulando que nos permitiría ver un mayor desplazamiento hacia el rojo que si esta energía no estuviera allí. El hecho de que el universo parezca estar expandiéndose a velocidades aceleradas parece contrario a la intuición (constante cosmológica) y creo que de alguna manera podría estar colapsando, pero parece estar expandiéndose al mismo tiempo, lo que confirma el error de Einstein.
@frodeborli No sabemos que el universo se está expandiendo. Hacemos observaciones para inferir el desplazamiento hacia el rojo y las distancias y luego obtenemos universos en expansión como los únicos modelos isotrópicos y homogéneos a gran escala consistentes con las tendencias a gran escala. Hay épocas en las que el universo está dominado por la radiación y otras en las que domina la materia. Pero cuando observamos una expansión y luego la cantidad de energía y materia que vemos no coincide, inferimos materia oscura.
@frodeborli La energía oscura es diferente, ninguna cantidad de energía regular o materia podría explicar una expansión acelerada, por lo que solo usamos la aceleración observada para inferir la energía oscura. Parece que tienes todas tus inferencias al revés.
Creo que la energía en forma de radiación podría hacer que pareciera que el universo se está expandiendo, mientras que en realidad se está colapsando. Es decir, el desplazamiento hacia el rojo no proviene de la expansión.
@frodeborli No creas eso. Haz los cálculos en su lugar. Haz un modelo matemático de un espacio-tiempo isotrópico homogéneo con algo de radiación y algo de materia visible y algo de materia oscura y algo de energía oscura. Notarás que cada modelo con cero energía oscura no tiene una expansión acelerada y que cada modelo con solo la misma cantidad de energía visible y materia visible que vemos se expande más rápido de lo que vemos. Sin creer, sino que hacemos modelos y los comparamos con la observación. es ciencia
El punto que estoy tratando de hacer es que creo que el universo de hecho se está derrumbando, tal como todos los modelos muestran que debería ser; cuando eliminas la energía oscura mágica. Así que estoy buscando una explicación alternativa de por qué subjetivamente desde la tierra parece estar expandiéndose, mientras que en realidad se está colapsando.
@frodeborli Puede seleccionar un modelo que no sea isotrópico u homogéneo si desea proteger sus creencias de la falsificación experimental. Todo lo que requiere es que nos encontremos en un lugar especial en el universo.
¿Cómo contribuyen las señales de radio a la gravedad?
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