¿Puede la luz afectarse gravitatoriamente a sí misma?

Considere una onda electromagnética en el vacío. Desde mi comprensión de la relatividad general,

  1. La onda tiene impulso y, por lo tanto, genera un campo gravitatorio en todas las direcciones.
  2. El campo gravitatorio se propaga a una velocidad C , igual que la ola.

¿Cómo se ve el campo gravitacional en la dirección de la onda?

Estoy particularmente interesado porque parece que el campo afectaría a la onda misma. Aparentemente, esto haría que la luz se desplazara hacia el rojo, y eventualmente desaparecería debido a esta interacción. Además, esto violaría la conservación de la energía, ya que el impulso 'drenado' de la onda no tiene un lugar natural a donde ir.

En última instancia, no está claro en qué condiciones podrían interactuar el campo y la onda.

Para resumir, mis preguntas son:

  1. ¿Puede una onda electromagnética afectarse gravitatoriamente a sí misma?
  2. Si es así, ¿es esto problemático?

Perdón por la larga pregunta. Ideas y ediciones son bienvenidas.

EDITAR: La pregunta original se centró en una 'autointeracción' de la luz que solo tiene sentido cuando se habla de fotones. Sin embargo, la pregunta ahora se centra en la perspectiva clásica, por lo que lo que cuenta como luz interactuando consigo misma está más abierto a la interpretación.

El título usa la palabra "fotón" y la primera oración insiste en "un solo fotón" y, sin embargo, no hay nada en la pregunta que tenga algo que ver con la mecánica cuántica. La pregunta real es puramente clásica, y la respuesta es sí. Estas se denominan "soluciones electrovac", en.wikipedia.org/wiki/Electrovacuum_solution
@BenCrowell Gracias por el enlace. En cuanto a la distinción de fotones, ¿el problema que estoy mezclando en QM es donde no pertenece? ¿Qué cambiaría para solucionar esto?
es el problema que estoy mezclando en QM donde no pertenece? OMI, sí. ¿Qué cambiaría para solucionar esto? Tal vez cambie cada instancia de "fotón" a "onda electromagnética" o "rayo de luz". Parece que lo que quieres es la métrica Tolman-Ehrenfest-Podolsky para el haz de luz del lápiz.
Rayo de luz es un mal término. Los rayos son solo herramientas geométricas que apuntan a la dirección de transferencia de energía de la onda electromagnética. Una onda electromagnética se compone de millones de fotones, en el nivel mecánico cuántico subyacente. La boda de la relatividad general y la mecánica cuántica aún no se ha decidido. Es una frontera de investigación. La respuesta de Dirk está en el marco clásico de la relatividad general. Creo que debería usar "onda electromagnética" para ser preciso clásicamente.

Respuestas (1)

La respuesta parecería ser "Sí", al menos en teoría. Un "kugelblitz" es una concentración de luz tan intensa que forma un horizonte de sucesos y se convierte en un Agujero Negro según la relatividad general. Sería un BH cuya masa-energía original hubiera sido en forma de luz en lugar de materia.

"Geon" parece ser un término alternativo y más común para kugelblitz ( "Geons" ).
Estoy pasado de moda: escuché el término por primera vez en una historia de Fred Pohl SF hace décadas.