Rotverschiebung = Energieverlust? (u. Energieerhaltungssatz)?
Die Energie von Photonen ist bekanntlich E = hf
und f = c / λ.
Bei der Rotverschiebung wird die Wellenlänge des Lichts ja größer. Demnach wird die Frequenz bei gleichbleibender Geschwindigkeit kleiner, womit auch die Energie abnimmt. Das Licht verliert also Energie bei der Rotverschiebung.
Wo geht diese Energie hin? Der Energieerhaltungssatz kann ja nicht verletzt werden, also wo ist mein Denkfehler? Inwiefern hat die Expansion des Universums auch damit zu tun? Danke für die Hilfe, im Voraus.
6 Antworten
Hallo LeckerBrokkoli,
der Energieerhaltungssatz wird bei der kosmologischen Rotverschiebung NICHT verletzt.
Hier ist das, wie ich finde, einigermaßen anschaulich erklärt:
http://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/rotverschiebung/417
Man darf auch wenn es um Energieerhaltung geht, nicht einfach Äpfel mit Birnen vergleichen sozusagen.
Die Energie der Photonen ist vom Bezugssystem abhängig, von dem aus man sie betrachtet. Das Bezugssystem einer sehr weit entfernten Galaxie hat aber einen ganz anderen Skalenfaktor als unseres, weil sich seit dem Aussenden der Photonen halt die Raumzeit ausgedehnt hat.
Insofern könnte man sagen, dass die Energie der Photonen an die veränderte Raumzeit verloren wurde - damit im Universum aber natürlich erhalten blieb.
Grüße
bei zunehmender Entfernung trifft die gleiche Energie auf eine größere Fläche, daher kommt an einem Ort dieser Fläche weniger Energie an.
wenn sich Beobachter und Quelle relativ voneinander entfernen, treten Rotverschiebung und Energieabnahme (am Ort des Beobachters) schon gleichzeitig auf ? oder nicht ?
Die Photonen selber verlieren keine Energie, sie erscheinen nur für den Beobachter rotverschoben, da sich dieser relativ zur Lichtquelle bewegt (bzw. entfernt).
Das Universum selbst besitzt ein Gravitationspotential, somit verliert das Licht auf seiner weiten Reise an Energie(Gravitationsrotverschiebungseffekt)
Ist eine Frage des Bezugssystems. Energie ist relativ und bleibt nur im gleichen Bezugssystem erhalten.
Die normale Energieabnahme (im Quadrat zur Entfernung) hat nichts mit der Rotverschiebung bzw. mit Geschwindigkeit zu tun.