¿Un fotón ejerce una atracción gravitacional?

Sé que un fotón tiene cero masa en reposo, pero tiene mucha energía. Dado que la energía y la masa son equivalentes, ¿significa esto que un fotón (o más prácticamente, un haz de luz) ejerce una atracción gravitacional sobre otros objetos? Si es así, ¿depende de la frecuencia del fotón?

No exactamente relacionado, pero se beneficiaría de una fusión.

Respuestas (4)

Sí, de hecho uno de los comentarios hechos a una pregunta menciona esto.

Si te apegas a la gravedad newtoniana, no es obvio cómo actúa un fotón como fuente de gravedad, pero los fotones son inherentemente relativistas, por lo que no es sorprendente que una aproximación no relativista no los describa bien. Si usa la Relatividad General en su lugar, encontrará que los fotones contribuyen al tensor de energía de estrés y, por lo tanto, a la curvatura del espacio.

Consulte el artículo de Wikipedia sobre el tensor de energía de estrés EM para obtener información sobre la contribución de los fotones al tensor de energía de estrés, aunque no creo que sea un artículo terriblemente bien escrito.

¡Sí, vi esa pregunta! Eso es lo que me hizo hacer esta pregunta jajaja. Después de mirar los enlaces, lo que obtuve también fue que cuanto mayor es la frecuencia del fotón, más masa relativista tiene y más fuerte es la atracción gravitacional que ejerce. ¿Significa esto que muy técnicamente, la luz no solo orbita objetos sino que ambos orbitan un centro de masa como la tierra y la luna?
Excepto en circunstancias especiales (un agujero negro), la luz no orbita objetos en absoluto, aunque es desviada por campos gravitatorios. Sin embargo, la luz contribuirá a la curvatura del espacio-tiempo de los cuerpos por los que pasa, aunque es probable que su contribución sea insignificante.
Sí, soy consciente de que la luz realmente no puede orbitar porque su velocidad es más alta que la velocidad de escape de cualquier cosa menos una singularidad, pero mi punto era que contribuye a determinar la posición del centro de gravedad, ¿verdad? (Aunque sea prácticamente despreciable)
Sí, algo así. Recuerde que no puede describir fotones sin usar GR, y el centro de masa convencional no es un concepto útil en GR. Sin embargo, el fotón desvía el planeta, así que supongo que cambia el centro de masa.
@John Sería un poco más cuidadoso con la palabra "singularidad": D Los agujeros negros no necesariamente contienen singularidades (la dilatación del tiempo combinada con la radiación halcón podría implicar que antes de que se pueda formar la singularidad, el agujero negro se "evapora") , y ciertamente no lo son cuando se toman como "todo lo que hay detrás del horizonte de eventos". Y dado que la única "órbita estable" estaría exactamente en el horizonte de eventos, esto significa el agujero negro como un todo, en lugar de solo la singularidad (ya sea que exista o no).
@Luaan: Soy reacio a cubrir todas las respuestas sobre GR con la calificación, pero la mecánica cuántica podría cambiar esto . También tenga en cuenta que la órbita estable del fotón está en 1.5 r s no en el horizonte de sucesos.

Sí.

Puede demostrar mediante argumentos de conservación de la energía que los fotones confinados dentro de un volumen (por el bien del argumento, el interior de una caja sellada con superficies totalmente reflectantes) deben producir el mismo efecto gravitacional que una cantidad de materia en el mismo volumen que tendría una masa equivalente a la energía de los fotones.

Bueno, casi correcto excepto que los fotones también llevan una presión distinta de cero, los componentes espaciales T i i , que también influyen en la forma del tensor métrico, es decir, el campo gravitatorio. En relatividad general, no solo la masa total o la densidad de masa, sino también el resto del tensor de tensión-energía (densidad de impulso, flujo de impulso, etc.) afecta el campo gravitatorio resultante. Cada vez que cambia un componente del tensor de tensión-energía, el campo gravitatorio también cambia. Eso es lo que dicen claramente las ecuaciones de Einstein. En el infinito lejos de los fotones, solo importa la masa total.
Wow, nunca me di cuenta de eso, gracias Lubos. Siempre escuché sobre el tensor de energía de estrés, pero no me di cuenta de que involucraba más que solo la masa. Eso me ayuda a visualizar cómo puedes tener cosas como arrastrar marcos.

En relatividad general, la fuente de gravedad es el llamado vector de cuatro impulsos , que combina impulso y energía. La luz tiene impulso y energía, por lo que es una fuente de gravedad.

La masa en reposo es la longitud del vector de cuatro impulsos. Es una rareza de la geometría del espacio-tiempo que un vector pueda tener una longitud de cero incluso cuando sus componentes no son cero, y ese resulta ser el caso de un haz de luz coherente. Pero es todo el vector el que es la fuente de la gravedad, no solo la longitud.

Como a menudo, no se ha pasado por alto algo. La energía y la masa no pueden ser intercambiables con respecto a tener la capacidad de generar fuerza gravitacional, porque de lo contrario, la 'energía de enlace' también contribuiría, obviamente no lo hace. ¿Tenemos un callejón sin salida, tal vez no, si los fotones realmente poseen masa después de todo? He calculado algebraicamente que cuando la materia se descompone directamente en fotones (lo que ahora se ha observado) la 'Masa Relativista' resultante es siempre un valor que es el doble que la 'Masa en Reposo' original de la materia a partir de la cual se formó. Si !!!!!!! de hecho, los fotones tienen una masa insignificante apenas detectable, y !!!! esa masa genera 'Energía gravitacional', entonces bien puede ser que la masa esté en su forma más pura (sin energía de enlace) y, además, no es solo una masa, sino muchas subdivisiones de diminutas partículas, todas en el estado más bajo posible de unión. Tal vez incluso miles, si no millones, de partículas de masa casi cero absoluta, todas en cero 'Estado de entropía'. La próxima parada para ellos en la escala de subdivisión solo puede ser la de 'Phase Waves'. Por supuesto, se dice que los fotones siguen la 'geodésica natural' del espacio-tiempo curvo, pero lo que se pasa por alto es la posibilidad de que un gran número de fotones generados con suficiente densidad puedan, de hecho, ejercer una atracción gravitatoria. Esto aún no es concluyente, pero si todos los 'si' resultan ser positivos en este escenario, tenemos una revolución en la forma en que pensamos sobre la materia y la energía, especialmente los fotones. Cabe señalar que ahora se sabe que los fotones en realidad oscilan sus velocidades alrededor de 'ligeramente más rápido' y ' ligeramente más lenta que la velocidad media de la luz. ¡Esto es muy importante en el funcionamiento de 'Photon Mass', de hecho, 'Photon Mass' puede no funcionar sin este descubrimiento! NB Es muy probable que la 'Masa fotónica' exista dentro de un volumen casi infinitamente pequeño, por lo que su atracción gravitatoria solo será detectable a un alcance extremadamente corto, mucho más allá de la detección de cualquier tecnología disponible durante un tiempo considerable. Sin embargo, no importa cuán corto sea este rango, incluso la 'Teoría de la probabilidad' predice una posibilidad finita de que una fuerza gravitacional pueda ejercerse a un alcance extremadamente largo, es decir, suficientes fotones podrían ejercer una 'fuerza gravitacional' medible a muy largo alcance, especialmente si Hay una gran densidad de ellas, como en el caso de estrellas brillantes muy densas.

Tengo poca idea de lo que realmente está tratando de decir aquí, pero parece que está tratando de presentar sus propias teorías personales. El efecto gravitacional de y sobre los fotones libres se entiende y describe bien en GR. También se verifica experimentalmente. No hay ningún problema que indique que algo se pasó por alto.
¿Podemos ver tu trabajo? También en.wikipedia.org/?title=Radiation_pression
La energía de enlace contribuye tanto a la masa inercial como a la gravitatoria. Es responsable del 99% de la masa del protón.