El universo tiene unos 13.800 millones de años. Supongamos que el big-bang parte de una pequeña región y la velocidad máxima posible según Einstein es la velocidad de la luz. ¿Cómo puede el universo tener un radio de 46 mil millones de años luz? Según tengo entendido, podría tener un máximo. radio de 13,8 mil millones de años luz solamente. ¿Alguien puede explicarle a un no astrofísico?
Tu suposición es incorrecta. El universo puede (y lo está) expandir más rápido que la velocidad de la luz.
El fotón emitido hacia nuestro planeta en el universo primitivo, tuvo que atravesar un universo en expansión. Ese fotón experimentó un desplazamiento hacia el rojo, lo que significa que su longitud de onda aumentó y su frecuencia disminuyó. Medimos la longitud de onda de ese fotón, lo comparamos con un fotón que no se desplazó hacia el rojo y calculamos la escala, que luego se aplica al radio del universo observable.
Leer esta página de Wikipedia debería brindarle una comprensión más completa del problema.
Las galaxias lejanas se alejan de nosotros más rápido que = 299 792 458 m/s, pero eso no significa que estén superando el límite de velocidad de la luz. Estas galaxias todavía medirían la velocidad de la luz localmente para ser (asumiendo que la velocidad de la luz y las leyes de la física son las mismas en todo el universo), y nunca alcanzarían y se moverían más rápido que los fotones que pasan junto a ellos: los fotones que pasan por estas galaxias en la dirección que se aleja de nosotros aún se alejan de nosotros más rápido. que estas galaxias.
Observamos que, en promedio, cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de nosotros. Si consideramos que nuestra galaxia no está en un lugar especial del universo (al igual que nuestro Sol no está en un lugar especial de nuestra galaxia y como la Tierra no es un planeta alrededor del cual gira el resto del universo), entonces pensamos que cualquier otra galaxia deberia hacer la misma observacion que la nuestra, es decir que las otras galaxias se alejan de ellas y que cuanto mas lejos mas rapido se ven alejarse. A eso lo llamamos la expansión del universo.
Algunas personas le dirán que esta expansión se debe a que el espacio se "estira" o se "crea" entre las galaxias, como si el espacio fuera una entidad o sustancia que en realidad se estira o se crea. Para mí, esta es una explicación pobre porque nadie ha detectado nunca esa entidad o sustancia que llamamos espacio, porque ahora es una abstracción teórica en lugar de algo que tiene una realidad tangible.
En caso de que te lo estés preguntando, la historia es que la materia más lejana que vemos (el Fondo Cósmico de Microondas o CMB para abreviar) estaba a 42 millones de años luz de nosotros 380 000 años después del Big Bang, cuando emitió el luz que estamos detectando ahora, y esta materia está ahora a 46 mil millones de años luz de distancia (lo que llamamos el radio de nuestro universo observable).
La razón por la que no podemos ver la luz de más de 380 000 años después del Big Bang es que antes de ese momento, se cree que el universo era demasiado denso para permitir que la luz viajara libremente sin ser constantemente reabsorbida por la materia circundante.
La razón por la que esta luz tardó tanto en llegar hasta nosotros es que 380 000 años después del Big Bang, la materia que estaba a 42 millones de años luz de distancia (la materia que emitía la luz que llamamos CMB) retrocedía mucho más rápido que de la futura Vía Láctea, por lo que la luz que emitía hacia nosotros se estaba alejando.
Y la razón por la que esta luz nos llegó es que durante los primeros 9 mil millones de años posteriores al Big Bang, se cree que el universo estuvo desacelerándose (a diferencia de los últimos 5 mil millones de años cuando se cree que se aceleró). Lo que esto significa es que las galaxias (o las futuras galaxias) se estaban alejando unas de otras a una velocidad de desaceleración durante los primeros 9 mil millones de años. La materia que emitió el CMB no se desaceleró lo suficiente como para retroceder a menos de de nosotros, pero la luz que emitió 380 000 años después del Big Bang finalmente alcanzó un punto en el que las galaxias se alejaron de nosotros más lentamente que , es decir, un punto donde esa luz comenzó a acercarse a nosotros (es decir, la región esférica dentro de la cual las galaxias se alejan de nosotros más lentamente que se agrandó lo suficientemente rápido como para que la luz del CMB finalmente entrara en él), y 13.800 millones de años después lo recibimos por fin.
Los valores de la edad del universo y el radio del universo observable se calculan resolviendo las ecuaciones de la teoría general de la relatividad de Einstein, suponiendo que el universo es homogéneo e isotrópico, y utilizando observaciones cosmológicas para estimar los diversos parámetros de las ecuaciones.
Si desea obtener más información, esta es una lectura útil sobre las galaxias que se alejan de nosotros más rápido que la velocidad de la luz y la expansión del universo: Confusión en expansión: conceptos erróneos comunes sobre los horizontes cosmológicos y la expansión superlumínica del universo
Para ampliar la respuesta de self.
Derek de Veritasium en Youtube explica la parte "(y es)" -
...Esto no viola la teoría de la relatividad de Einstein ya que nada se mueve a través del espacio más rápido que la luz, es solo que el espacio mismo se expande de tal manera que los objetos lejanos se alejan rápidamente unos de otros. ...
harogaston