¿Cómo funciona el concepto de un universo sin centro?

Cuando hablamos del universo, en realidad estamos hablando de una de dos cosas:

• El universo observable, que es todo lo que podemos ver.
• El Universo, que es todo lo que ha existido alguna vez, actualmente existe y existirá.

El universo observable tiene su propio centro, generalmente la Tierra. Es una región esférica de todo lo que podemos ver, esencialmente cualquier cosa cuya luz nos haya llegado. Usualmente nos referimos a esto cuando decimos cosas como "hay$10^{86}$átomos en el universo".

En realidad, todos tienen su propio universo observable, y puede cambiar dependiendo de dónde se encuentre. Un exoplaneta lejano tiene su propio universo observable y puede recibir luz de diferentes lugares. Esencialmente, eres el centro de tu propio universo observable.

Sin embargo, supongo que estás hablando de lo último. El Universo (observe la "U" mayúscula) es todo el espacio y el tiempo y su contenido. Todo lo que ha existido, existirá y actualmente existe es parte de él.

Se cree que el Universo es infinitamente grande, por lo que no puede tener un centro. El centro de algo es el punto que equidista de los bordes, pero si algo se extiende infinitamente, simplemente continuaría. No tendría un borde y, por lo tanto, no tendría un centro. No podría encontrar el punto equidistante de los bordes si solo se extiende infinitamente.

Podrías preguntar, "entonces, ¿dónde comenzó el Big Bang? Seguramente debe haber sido el centro del Universo, ¿verdad?" Bueno, puedes decir que el Big Bang sucedió en todas partes. Antes del Big Bang, la materia llenaba la mayor parte del vacío del Universo. Era esencialmente denso, por lo que se calentó mucho hasta el punto en que no se pudieron formar hadrones.

Se cree que esta temperatura hizo que el espacio mismo se expandiera. Esencialmente, se creó más espacio entre toda la materia, hasta que todo pudo enfriarse. Esto es lo que llamamos el Big Bang. No sucedió en un momento determinado, sino que sucedió en todas partes.

EDITAR : Entiendo tu confusión. Permítanme aclarar algunos conceptos erróneos comunes:

El Universo no es como una pelota. Más bien, puede pensar en ello como una cuadrícula plana, y su "expansión" solo significa que las distancias entre los objetos en la cuadrícula se están haciendo más grandes. En esencia, se crea más espacio entre los objetos. Eso es lo que queremos decir con expansión: que los objetos se están alejando unos de otros, ya que se crea más espacio entre ellos.

He aquí una analogía fácil: imagina que estás paseando a tu perro. De repente, el suelo comienza a expandirse entre ustedes. Usted y su perro se separarán y continuarán alejándose el uno del otro.

Básicamente, eso está sucediendo en todas partes: el espacio se está expandiendo entre todo, por lo que nos estamos alejando de otras galaxias. El Universo es infinito, y podemos alejarnos constantemente de otros objetos porque se está creando un espacio entre nosotros. Aquí hay un GIF que hice que podría ayudarte a conseguirlo:

Puedes ver cómo las galaxias se separan a medida que aumenta el espacio entre ellas. Y esto sucede en todas partes del Universo. Así que tengamos eso en mente y aclaremos el Big Bang.

El Big Bang no sucedió en un solo punto, ni el Universo comenzó en un solo punto. El Universo es, y siempre ha sido, infinito. El Big Bang fue justo cuando realmente comenzó la expansión del Universo, es decir, cuando los objetos comenzaron a alejarse unos de otros. El Universo seguía siendo infinito, pero había menos espacio entre la materia.

Esta densidad hizo que el Universo se calentara mucho y se expandiera. Así que aquí, el espacio mismo se distorsionó y comenzó a expandirse. Se creó más y más espacio entre la materia, y todavía lo es ahora (aunque ahora se debe principalmente a la energía oscura en lugar del calor).

Sospecho que lo que te dijo la clase fue que el universo podría ser infinito. Actualmente no tenemos forma de saber si eso era cierto o no. El problema es que no hay forma de saber cuándo se detuvo la inflación fuera de nuestra esfera Hubble. Creo que hay alguna evidencia en el CMBR de que tiene un tamaño mínimo que es varias veces el radio de Hubble, ya que habría resonancias que no son evidentes en el espectro. Sin embargo, no hay un límite superior. Tenga en cuenta, sin embargo, que esta teoría incluye la posibilidad de que el universo no siempre fue infinito, sino que fue de un tamaño finito temprano.