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灯泡的亮度有限制吗？
两个简单的考虑决定了这个限制。首先，源发出的能量不能超过其总质量的当量，E=Mc2E=Mc^2E=Mc2。其次，光源发射能量的时间不能短于光穿过其维度所需的时间，因为根据爱因斯坦的狭义相对论，能量的传播速度不能快于光。此外，源的最小尺寸由具有该质量的最小黑洞的视界 GM/c2GM/c^2GM/c2 决定，因为根据爱因斯坦的广义相对论，没有能量可以逃逸到该视界之外。
由于总能量 Mc2Mc^2Mc2 及其释放的最短时间 GM/c3GM/c^3GM/c3 都与光源的质量 MMM 成正比，它们的比率（最大可能的光度）是一个与质量无关的普适常数。它等于光速的五次方除以牛顿引力常数c5/Gc^5/Gc5/G，大约是太阳光度的102610^{26}1026倍。这个通用极限基于经典物理学，独立于量子力学。
整个宇宙中没有任何一个灯泡能比这个光度更亮。这一限制不仅适用于光，还适用于所有可能的能量载体，包括所有类型的辐射——引力波、中微子和任何粒子。
在新论文中，我表明，这个极限可以转化为我们可以从宇宙中任何来源预期的最大通量，具体取决于其距离或宇宙学红移。它还允许对具有观测到的通量但来源未知的任何源的最大距离或红移进行限制。一般来说，宇宙源的红移可以根据其宿主星系的谱线或星系间介质中氢的吸收来确定。
对于红移 6 的光源，在宇宙只有大约 10 亿年历史时发射，观察到的极限通量相当于温度仅比绝对零高 10 K 的黑体，其温度仅比 CMB 稍高。这种能量流比地球从太阳接收的能量流弱约一百万倍，并且比满月的能量流弱一些。
一般来说，当致密天体形成时，例如黑洞诞生期间的引力波或伽马射线爆发，或者恒星坍缩形成中子星时的中微子，预计源光度最高。
我们观察到此类事件，但迄今为止，所有已知来源，包括 LIGO-Virgo-KAGRA 检测到的黑洞碰撞产生的引力波信号，都远低于通用通量极限。未来发现亮度超过这一极限的光源将指向新的物理学。
有趣的是，类似的论点也适用于较弱的系统。对于任何质量为 MMM 且尺寸为 RRR 的引力束缚系统，特征速度 vvv 提供的总动能 Mv2Mv^2Mv2 等于引力束缚能 GM2/RGM^2/RGM2/R。释放能量的最短时间为R/vR/vR/v。总动能与最小时间的关系再次给出输出光度极限v5/Gv^5/Gv5/G，小了一个数量级(v/c)5(v/c)^5(v/ c) 5 比由光速决定的普遍极限。这解释了为什么大多数天体物理源的发射远低于通用光度极限 c5/Gc^5/Gc5/G。
