Otras carreras La luz de las estrellas

[Pola]

Buenas tardes. Tengo una pregunta.

Tengo en la cabeza la idea (sacada de algún hilo anterior) de que si una fuente emite un único fotón, éste se expande como la superficie de un globo que se está hinchando: como una onda en tres dimensiones.

También tengo la idea, y también es de un hilo anterior, de que si una fuente emitiera un único fotón y yo estuviera suficientemente lejos, posiblemente no sería capaz de "verlo" (suponiendo que un ojo sea capaz de "ver" un único fotón).

Y también tengo la idea de que esto es así, porque según se expande, el fotón va perdiendo energía según aumenta el radio de la esfera que forma su onda. Aparte de que hay otro factor que tiene que ver con la eficacia de la fuente receptora.

Lo que no entiendo es cómo somos capaces de ver la luz de las estrellas lejanas, porque estaría formada por fotones individuales que según se fueran alejando de la fuente, irían describiendo circunferencias de radio cada vez mayor, de manera que la energía del fotón de una estrella que esté a muchos años luz, cuando llegase a la tierra, tendría tan poca energía que sería imperceptible. Y lo que vale para un fotón, debe valer para todos los fotones que salgan de la esfera.

Agradecería si alguien me puede explicar cómo es en realidad.

Un saludo.

[Richard R Richard]

Buenas tardes. Tengo una pregunta.

Tengo en la cabeza la idea (sacada de algún hilo anterior) de que si una fuente emite un único fotón, éste se expande como la superficie de un globo que se está hinchando: como una onda en tres dimensiones.

También tengo la idea, y también es de un hilo anterior, de que si una fuente emitiera un único fotón y yo estuviera suficientemente lejos, posiblemente no sería capaz de "verlo" (suponiendo que un ojo sea capaz de "ver" un único fotón).

Entiendo que la imagen mental no sería esa, supón que tienes una fuente luminosa, esta emite un único fotón, este tiene la probabilidad de tomar y viajar en todas las direcciones posibles en el espacio 3D, en cierto tiempo t sera probable hallarlo sobre una esfera de radio ct respecto de la fuente, la esfera aumenta de radio con el tiempo , pero el fotón no experimenta cambio alguno, solo es menos probable hallarlo en cada unidad de superficie inmersa en el espacio.
Si el fotón impacta en tu retina, ya es subjetivo si serías capaz de interpretarlo, si tiene la frecuencia dentro del rango del visible, de allí a que el ojo pueda recibir la información de un único fotón para transmitirla al cerebro es otro tema. Se han hecho experimentos y se ha comprobado que ciertas personas pueden distinguirlo.

Y también tengo la idea de que esto es así, porque según se expande, el fotón va perdiendo energía según aumenta el radio de la esfera que forma su onda. Aparte de que hay otro factor que tiene que ver con la eficacia de la fuente receptora.

En pequeñas distancias podemos considerar que el fotón conservara toda la energía de cuando fue emitido, esta es $E=h\nu$ y la frecuencia no tiene porque variar entre emisión y recepción...
Pero en relatividad general cuando tenemos en cuenta la expansión del universo, sabemos que la longitud de onda del fotón crece junto con la misma tasa que el espacio en función el tiempo, luego su frecuencia disminuye, ergo la energía recibida es menor , por lo que la luz de estrellas muy lejanas emitidas en procesos conocidos del cual se conoce la frecuencia emitida, se las vera corrido al rojo cuando los fotones son recibidos.

Lo que no entiendo es cómo somos capaces de ver la luz de las estrellas lejanas, porque estaría formada por fotones individuales que según se fueran alejando de la fuente, irían describiendo circunferencias de radio cada vez mayor, de manera que la energía del fotón de una estrella que esté a muchos años luz, cuando llegase a la tierra, tendría tan poca energía que sería imperceptible. Y lo que vale para un fotón, debe valer para todos los fotones que salgan de la esfera.

Agradecería si alguien me puede explicar cómo es en realidad.

Un saludo.

El fotón no describe ninguna circunferencia, avanza en una geodesia , o bien una recta del espacio tiempo, directo entre emisor y receptor, repito ..-lo que cada vez es mayor es la superficie donde es probable hallarlo, pero una vez hallado veras que su trayectoria ha sido siempre una geodesia de ese espacio tiempo, una recta si nos referimos al espacio tiempo plano de Minkowski.

La probabilidad de hallarlo en toda la superficie es 1 siempre, pero como el área aumenta segundo a segundo, la probabilidad de que pase justo por por la pequeña superficie invariante de la pupila, es cada vez menor segundo a segundo, esto es a mayor distancia menos probabilidad.

Cuando el fotón ha viajado muchísimos años a la velocidad de la luz,(millones o miles de millones) su longitud de onda crece tanto que su frecuencia cae del rango visible al infrarrojo y ya es imperceptible por el ojo, pero con instrumentos adecuados aún lo podríamos ver,
si viaja desde mas lejos aún su longitud onda crece mas y pasará por las similares a las ondas de radio.... la longitud de onda de la luz mas lejana que podemos detectar por ahora, sabemos ha crecido aproximadamente 1100 veces su tamaño original es decir su frecuencia es 1100 veces menor, esa sería la luz del CMB

[Pola]

Entiendo..o sea que (olvidándonos de los efectos de la expansión del universo) la energía del fotón se mantiene constante y lo que disminuye es la probabilidad de verlo en una zona determinada de la esfera, que va creciendo con el radio. Así que si el número de fotones es muy elevado, una parte será visible desde aquí...

Gracias Richard.