Cuanto más rápido te mueves por el espacio, más lento te mueves a través del tiempo: los cálculos muestran que a medida que te acercas a la velocidad de la luz, el tiempo se detiene.
¿Cómo funciona el tiempo más allá del horizonte de eventos cósmicos? El espacio se extiende en todas las direcciones, lo que significa que cuanto más lejos está algo, más rápido se aleja de nosotros.
Pero ¿qué pasa cuando esa velocidad es más que debido a la distancia de nosotros es? ¿Qué pasa entonces?
Primero, aclaremos algunos conceptos erróneos:
La velocidad de la luz como límite superior es válida en relatividad especial (SR). En relatividad general (GR), que debe usarse para describir la expansión del Universo, aunque localmente (es decir, donde SR es una buena aproximación) no se puede superar la velocidad de la luz, no hay límite para la velocidad relativa de dos objetos.
Por la ley de Hubble ( ), todas las galaxias que están más distantes de nosotros que el "borde" de la llamada esfera de Hubble (miles de millones de años luz) se alejan de nosotros más rápido que . Esto no es impedimento para que los observemos; regularmente observamos galaxias mucho más lejanas (ver, por ejemplo, esta y esta respuesta).
El horizonte de eventos cósmico (EH) es la distancia más grande a la que puede estar una galaxia y aún así emitir una señal de luz que puede alcanzarnos en un tiempo finito. Actualmente se encuentra a unos 16 Glyr de distancia, es decir, un poco más lejos que el horizonte del Hubble. También observamos regularmente galaxias más lejanas que la EH, pero las vemos en el pasado (como vemos todo lo demás), y la luz que emiten hoy nunca nos alcanzará (no porque el espacio se expanda, sino porque la tasa de expansión se acelera ) .
El horizonte de partículas (PH) es la mayor distancia desde la que la luz ha tenido tiempo de alcanzarnos desde el Big Bang. Debido a la expansión del Universo, actualmente se encuentra a 46,3 Glyr de distancia. Las galaxias a esta distancia se alejan de nosotros a 3,2 veces la velocidad de la luz. No vemos ninguna galaxia aquí porque miramos hacia atrás en el tiempo justo después del Big Bang, donde aún no se habían formado (y porque el Universo en ese momento estaba nublado), pero la galaxia más distante observada hasta ahora, GN-z11 , está a 32,2 Glyr de distancia y retrocede en .
Sin embargo, tienes razón en que la recesión de las galaxias hacia nosotros hace que su tiempo pase más lento, como se ve desde nosotros. No por el factor SR , pero por el factor GR , dónde es su corrimiento al rojo observado.
Las galaxias se alejan de nosotros en tener un corrimiento al rojo de , por lo que cuando observamos procesos físicos en una galaxia de este tipo, por ejemplo, el tiempo de disminución del brillo de una supernova, es más lento por un factor. . GN-z11 está en corrimiento al rojo , entonces las cosas suceden más lentamente por un factor de 12.
Cuanto más lejos miras, más lentas suceden las cosas, y si pudiéramos mirar arbitrariamente lejos, en principio podrías ver el evento justo después del Big Bang en cámara lenta. No puede ver "cero en punto", que tendría un corrimiento al rojo infinito. Y nunca puedes, ni siquiera en teoría, ver algo que está más lejos de lo que su luz ha tenido tiempo de viajar, por lo que ni siquiera en teoría tiene sentido tratar de asignar un factor de dilatación del tiempo a estos eventos.
Hasta donde sabemos, hay galaxias fuera del PH. A medida que pasa el tiempo, la distancia al PH aumenta, tanto porque el espacio se expande como porque la luz de una región más lejana nos llegará. Pero tan pronto como esa luz es capaz de alcanzarnos, el objeto que la emitió está dentro del PH, y por lo tanto tiene un factor de dilatación de tiempo finito.
Pero recuerda que la dilatación del tiempo es sólo desde nuestro punto de vista. Si pudieras teletransportarte mágicamente allí ahora mismo, el tiempo pasaría normalmente para ti allí. Así que no pasa nada especial allí.
Los chicos más inteligentes superarán las explicaciones complicadas y cargadas de matemáticas, pero en términos de entender la idea:
En ese marco de referencia local sobre el horizonte de eventos cósmico, no te estás moviendo, no más de lo que te estás moviendo actualmente a una velocidad superior a 3x10^8m/s desde un punto distante en el horizonte.
Tenga en cuenta que no existe tal cosa como un centro en el universo, un poco como no hay centro en la superficie de una esfera.
Su pregunta asume inherentemente como entidad objetiva y estática, "el espacio". Es porque en la Tierra, la experiencia cotidiana es que podemos quedarnos donde estamos, o podemos movernos a algún lugar, con una velocidad. Pero es porque vivimos en la Tierra, atrapados en su superficie por su gravedad.
Así, tenemos un marco de referencia objetivo, es la Tierra, y la velocidad de las cosas se interpreta automáticamente en este marco de referencia.
La física no funciona así. No existe tal cosa como un marco de referencia objetivo. Es bien conocido mucho antes de Einstein (Galilei lo entendió primero, en el siglo XVII). no puedes decir
" va con velocidad , entonces su tiempo será más lento con ".
En cambio,
" va con velocidad en nuestro marco de referencia, entonces su tiempo será más lento con en nuestro marco de referencia".
Las estrellas justo al lado de nuestro horizonte cosmológico permanecen en su marco de referencia. Por lo tanto, no experimentan absolutamente nada especial. Para ellos, son estáticos y nos alejamos volando con una velocidad casi-c o incluso superlumínica.
La situación se vuelve un poco más compleja por la expansión del Universo. Esta expansión no es como una explosión, es decir, las cosas no se mueven tan rápido, ya que están más lejos de algún centro de explosión. En cambio, la geometría del espacio-tiempo está cambiando, las distancias se hacen más y más grandes con el tiempo. El Universo no se expande desde algún "centro", porque no tiene centro. Puedes leer más sobre esto en la pregunta ¿Ocurrió el Big Bang en un punto? . Es como si viviéramos sobre una lámina de goma que se estira continuamente.
Este tipo de expansión no está limitado por , porque no hay velocidades involucradas.
Así, las estrellas fuera de nuestro horizonte cosmológico pueden "alejarse de nosotros" con velocidad superlumínica. No significa que serían superlumínicos. Solo significa que mientras su luz podría llegar a nuestros telescopios, el Universo se expande más. Por lo tanto, nunca podemos verlos. En realidad, es más: no tenemos forma de interactuar con ellos en ningún sentido. Efectivamente, no forman parte de nuestro Universo observable.
Por lo tanto, no tenemos forma de saber qué hay allí. Si existiera un gran muro de ladrillos justo fuera de nuestro horizonte cosmológico, no lo veríamos. Sin embargo, existe una fuerte suposición de que también hay estrellas y galaxias allí. Es simplemente porque no hay razón para pensar que cualquier cosa sería significativamente diferente solo porque no podemos verlos.
pela