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¿Cambia la longitud de onda de un fotón cuando viaja a través del espacio intergaláctico?

Archivo TIFF IDL

Cuando estudié física en la universidad, creo recordar una ecuación que relaciona la longitud de onda de la luz con su energía. ¿Se puede alterar la longitud de onda de un fotón de luz perdiendo energía, por pequeña que sea, en su trayectoria a través del espacio intergaláctico?

Si es así, dado el viaje de millones / miles de millones de años luz … ¿no tendría eso algún efecto en nuestras mediciones del corrimiento al rojo, las distancias y la tasa de expansión del universo?

La respuesta a su primera pregunta es sí, para todos los efectos, los fotones que viajan a través del espacio intergaláctico pueden, de hecho, perder energía debido a Expansión espacio-temporal En el universo. Cuando los fotones pierden energía, sus longitudes de onda se alargan. Como recordará, hay una ecuación que relaciona la energía de un fotón con su longitud de onda: E = h * c / lambda, o en palabras, la energía de un fotón es igual a la constante de Planck multiplicada por la velocidad de la luz dividida por la longitud de onda del fotón. haga clic aquí Para una discusión más detallada de esta ecuación.

En cuanto a tu segunda pregunta (¿Afecta este efecto a nuestras mediciones de corrimientos al rojo, distancias y expansión del universo?), En principio, sí, tiene efecto, pero en la práctica, aunque no se tenga en cuenta, el el efecto es muy pequeño.

En astronomía Redshift Las mediciones son en realidad una medida de la energía perdida por los fotones emitidos desde una fuente distante debido a la expansión del universo. Los astrónomos miden esta pérdida de energía midiendo el cambio de longitud de onda de las líneas espectrales en los espectros de las galaxias, por ejemplo. Se les llama “corrimiento al rojo” porque las líneas espectrales de las galaxias distantes siempre se convierten en longitudes de onda más largas o en “rojo”.

Para las mediciones de distancia, los astrónomos usan mucho Técnicas Medir distancias afectadas por la pérdida de energía de los fotones en diversos grados. Algunas formas como Tecnología Parallax No dependen en absoluto de la energía de los fotones, y otros métodos dependen de la energía de los fotones tanto como la utilizan. Estrellas variables cefeidas Y su relación con la iluminación de época, o el uso Curvas de luz de supernovas de tipo Ia. Pero incluso para los últimos métodos, el efecto de la “pérdida de energía” del fotón en la medición de la distancia es de aproximadamente el uno por ciento o menos, mientras que otros factores influyen en la medición de la distancia en mayor medida, como la contaminación lumínica (o la mezcla) de otros estrellas, de extinción variable (o atenuación). Efecto Polvo cerca de CefeidaY / o la incertidumbre en nuestros modelos de cómo funcionan las estrellas variables cefeidas y las supernovas. Estos efectos conducen a mediciones de distancia inciertas del 5-17%.

En conclusión, los fotones pueden perder energía durante los viajes espaciales, y los astrónomos miden esta pérdida de energía midiendo los corrimientos al rojo y nuestras medidas de distancia (y por lo tanto La expansión del universo) Con este efecto pero solo levemente y si no lo tienen en cuenta los astrónomos que están realizando la medición.

Considerado,

Matt Stephans
Utah Austin

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