Wird das Licht nicht 'müde' auf seinem langen Weg zu uns in 50 Mio Jahren?
Licht bewegt sich im Vakuum mit 'Lichtgeschwindigkeit', also mit ca. 300 000 km/s .
Licht ist gleichbedeutend bzw. identisch mit Photonen.
Sofern ihm nichts den Weg versperrt, es sich also permanent durch ein Vakuum bewegt, unterliegt es nur der Wechselwirkung mit der Gravitation.
Photonen haben zwar die Ruhmasse m0 = 0, aber eben doch ein durch ihren Energieinhalt definiertes Masse-Äquivalent. Der Energieinhalt ist abhängig von der Wellenlänge, je höher die Frequenz bzw. je kürzer die Wellenlänge, umso größer die Energie des Lichtes.
E = m * c² oder hier dann für das Masseäquivalent m = E / c²
Das wäre eine Erlärung, warum Licht durch schwere Körperabgelenkt wird (wie z.B. das Licht von Sternen, die dicht neben der Sonne weit im Hintergrund stehen, feststellbar bei einer Sonnenfinsternis). Im Fall einer extrem schweren Masse auf kleinstem Raum führt die gravitative Wechselwirkung zum Effekt des 'Schwarzen Lochs'. Hier wird das Licht durch Gravitation festgehalten, in ähnlicher Form wie ein Mensch auf dem Erdboden.
Gedanke dazu: Der Schwarzschild-Radius müßte deshalb eigentlich für kurzwelliges Licht bzw. Strahlung geringfügig kleiner sein als z.B. für Infrarotstrahlung. Demnach müßten schwarze Löcher eine leichte Überbetonung im Infraroten haben, soweit aus der unmittelbaren Umgebung Strahlung abgeben wird.
Allerdings ist hier wohl eine andere Betrachtungsweise heranzuziehen:
Eine schwere Masse krümmt den Raum um sich herum, Licht folgt durch diesen Raum hindurch der Krümmung auf einer Geodäte, bewegt sich bezüglich des Raumes also geradlinig.
Soweit sich dem Licht etwas in den Weg stellt, sind mehrere Möglichkeiten zu unterscheiden. Es kann gestreut werden, absorbiert (Dämpfung ist eine teilweise Absorption) oder gebrochen werden.
Streuung:
Ein Photon trifft auf ein Teilchen. Je nach Größe des Teilchens gibt es unterschiedliche Interaktionen, die aber alle dazu führen, daß das Photon nach kurzer Verzögerung weiter reist - jedoch in eine andere zufällige Richtung. Während der Verzögerungszeit bildet es zuvor eine stehende Welle um das Teilchen.
Compton-Streuung:
Ist das Teilchen sehr klein, so daß es vom Photon einen Bewegungsimpuls übertragen bekommt (bekommen kann), äußert sich der Energieverlust des Photons in einer Verringerung der Frequenz, also in größerer Wellenlänge. Konkret könnte es sich also um ein Elektron handeln, auf das ein Photon hoher Energie trifft.
Absorption:
Absorption führt zur Energieaufnahme (der des Photons) durch ein anderes Teilchen. Die Materie, der das Teilchen zuzuordnen ist, wird sich erwärmen und die Energie wiederum in Form von Wärmestrahlung abgeben.
Linien-Absorption:
In einigen Sonderfällen wird das Photon auch von einem Atom aufgenommen und führt dazu, ein Elektron dieses Atoms auf eine energiereichere Bahn zu heben. Von dort fällt es nach einer unbestimmten Zeit wieder tiefer und gibt dabei die zuvor aufgenommene Energie in Form einer spezifische Strahlung wieder ab.
Ein Beispiel dafür ist ein Photon mit der exakten Wellenlänge von 121.57 Nanometern, das auf ein Wasserstoffatom trifft. Die Energie wird dann als Linien-Emission, wieder abgegeben.
Die Linien-Absorption / Emission ermöglicht es, Elemente in kosmischen Gasnebeln zu identifizieren, die starker Strahlung (z.B. von jungen Sternen in ihrer Nähe) ausgesetzt sind. Die Linien sind spezifisch für einzelne Elemente und aus ihrer Anwesenheit oder ihrer Auslöschung (Dunkellinie) kann auf ein bestimmtes Element geschlossen werden.
Brechung:
Beim Übergang in ein anderes Medium (Vakuum zu Luft, auch Luft zu Glas etc.) ändert das Licht seine Richtung und auch sein Geschwindigkeit (in Wasser hat es nur noch 75% der Vakuumsgeschwindigkeit.
Wenn all das nicht zutrifft und das Licht freie Bahn im Kosmos hat:
Warum wird es nicht müde ??
Im Grunde deshalb, weil es keine Arbeit leisten muß. Einmal auf den Weg gebracht bei seiner Entstehung, z.B. bei der Nuklearsynthese (Wasserstofffusion) eines Sterns oder bereits schon beim 'Urknall', bewegt es sich unaufhörlich weiter voran. Das gleiche würde übrigens auch eine Rakete tun, die mit einer beliebigen Geschwindigkeit einmal das Gravitationsfeld unseres Sonnensystems und der Milchstraße verlassen hätte. Abgesehen von Einflüssen durch schwacheGravitation ferner Galaxien, die ja unendlich weit wirkt und deshalb immer in geringem Maße vorhanden ist, unterliegt sie keinerlei Kräften.
Licht wird nicht müde, jedoch nimmt mit der Distanz vom Ursprung (Strahler) die Photonendichte ab. Damit nimmt die Helligkeit ab, in der uns ein Objekt erscheint. Das Licht erscheint uns schwächer. Die Helligkeit ist also ein Maß für die Anzahl der Photonen, die uns erreichen, aber nicht für deren individuelle Energie. Diese ist nur mit der Wellenlänge verknüpft.
Die Anzahl der Photonen pro Flächeneinheit nimmt mit dem Quadrat der Entfernung vom Strahler ab. Dies ist sofort klar, wenn man berücksichtigt, das Licht sich von einem punktförmigen Strahler her gleichmäßig in alle Richtungen kugelförmig ausbreitet.
Die Kugeloberfläche ist gegeben mit 4pr², bei doppelter Entfernung vom Mittelpunkt ist die bestrahlte Oberfläche also viermal so groß und die Photonendichte damit auf 1/4 abgesunken.
In der Praxis wird nun zum Ausgleich großer Entfernungen durch groß dimensionierte Teleskope mehr Licht (Photonen) gleichzeitig gesammelt. Durch lang belichtende Kameras wird außerdem die 'Einsammelzeit' verlängert, so erhält man auch von weit entfernten Objekten noch eine brauchbare Abbildung.
Abschlußbemerkung:
Auch die aus dem Urknall stammenden hochenergetischen Photonen breiten sich weiter aus, sind aber wegen der Expansion der Raumzeit in ihrer Wellenlänge extrem rotverschoben bis in den Mikrowellenbereich. Sie treffen heute noch bei uns ein und sind nachweisbar, nach über 13 Milliarden Jahren ! Ihre Anzahl übertrifft die durch die Energieerzeugung der Sterne (Nukleosynthese, Supernovaexplosionen) entstandenen Photonen bei weitem.