¿Cómo puede el universo observable encogerse en un Big Rip?

Hasta donde yo sé, el Big Rip ocurre cuando el factor de escala alcanza el infinito en un tiempo finito. Esto sólo sucederá en un universo dominado por energía fantasma (es decir, un universo con una ecuación de estado de < − 1 ). Sin embargo, según Wikipedia ,

Un universo dominado por energía fantasma es un universo en aceleración, expandiéndose a un ritmo cada vez mayor. Sin embargo, esto implica que el tamaño del universo observable se está reduciendo continuamente; la distancia al borde del universo observable que se aleja a la velocidad de la luz desde cualquier punto se acerca cada vez más. Cuando el tamaño del universo observable se vuelve más pequeño que cualquier estructura en particular, no puede ocurrir ninguna interacción de ninguna de las fuerzas fundamentales entre las partes más remotas de la estructura. Cuando estas interacciones se vuelven imposibles, la estructura se "desgarra".

En Wikipedia, hay una etiqueta "[por qué]", que indica que esto no se explicó muy bien.

Esto plantea dos preguntas. En un universo dominado por energía fantasma, ¿por qué el universo observable no seguiría creciendo y acercándose al horizonte de eventos cósmico? Después de todo, su distancia de comovimiento es solo ∫ 0 t d t a ( t ) , entonces, ¿no debería aumentar monótonamente?

De manera más confusa, Wikipedia insinuó que el Big Rip ocurre cuando el radio del universo observable se vuelve increíblemente pequeño y las fuerzas fundamentales ya no pueden mantener unida ninguna estructura, en lugar de cuando el factor de escala alcanza el infinito. ¿Tengo razón al asumir que estos son eventos separados, o ocurren al mismo tiempo?

Suspiro ... ¿un voto negativo sin una explicación? ¿Qué parte de esta pregunta no quedó clara?
Puede ser que alguien vio "gran rasgón" y asumió que era una mala pregunta. Creo que hizo una pregunta sólida y estoy de acuerdo con su conclusión de que esos son 2 eventos separados y que el artículo Wiki probablemente tenga fallas. Su pregunta me hizo pensar en esto y leer, así que, aplaudo, aunque generalmente considero que el gran desgarro es más un hombre del saco de un canal científico que ciencia real, pero hay algunas matemáticas reales detrás de esto y eso es en lo que se centró. en tu pregunta Tal vez pruebe el tablero de física, algunas respuestas ya están ahí: physics.stackexchange.com/search?q=big+rip
@userLTK ¡Gracias! Sin embargo, no estoy seguro de lo que quiere decir con "hombre del saco del canal científico", ya que en realidad es un modelo cosmológico realmente interesante (y complicado) y sigue siendo una posibilidad para nuestro propio universo.
Es algo de lo que a algunos programas de ciencia les gusta hablar con música siniestra de fondo porque da "miedo" y es un buen final para un programa de 60 minutos. Los estallidos de rayos gamma que vaporizan nuestro planeta es otro de los que les gusta. No el canal en sí, solo algunos de los programas del "universo" en el canal.

Respuestas (1)

Descubrí que la respuesta a esto es realmente muy interesante y (al menos para mí) sorprendente: no es solo el cono de luz lo que se encoge, ¡sino también el horizonte de eventos cósmicos! Para explicar esto, veamos primero un universo de De Sitter. El factor de escala a de un universo de De Sitter se puede expresar como una función del tiempo con:

a ( t ) = mi k t

donde k es una constante, dependiendo de las especificaciones de nuestro universo (en un universo de De Sitter, k = H , el parámetro de Hubble). Un universo dominado por energía fantasma es en realidad bastante similar a un universo de De Sitter, pero la tasa de expansión se vuelve exponencialmente más rápida. Así, en un universo Big Rip k depende del tiempo ( k ˙ > 0 ), por lo que el factor de escala se puede escribir como:

a ( t ) = mi k ( t ) t

¿Por qué es esto relevante? Bueno, la distancia de comovimiento al horizonte de eventos es en realidad inversamente proporcional a a y k :

d mi h ( t ) ∝ 1 a ( t ) k ( t )

En un universo de De Sitter (y nuestro propio universo, asumiendo w = − 1 ), k es igual a la constante de Hubble, por lo que la distancia del horizonte de eventos permanecerá constante (en un universo de De Sitter, la H ˙ = 0 porque el parámetro de desaceleración q = − 1 ). En un universo Rip, k depende del tiempo; como k aumenta, la distancia al horizonte disminuye.

A partir de esta fórmula, podemos ver que la distancia del horizonte de eventos es inversamente proporcional al factor de escala; por lo tanto, si a ( t ) alcanza el infinito, la distancia del horizonte de sucesos llegará a cero. Esto significa que el Big Rip se puede definir como el factor de escala que llega al infinito o como el diámetro del universo observable que llega a cero: estos dos eventos ocurren al mismo tiempo.

En este caso, parece que el borde del "universo observable" se define como el horizonte de eventos, sin embargo, he leído que el borde del universo observable es en realidad el horizonte de partículas. ¿Te importa aclarar eso?
¿Cómo puede el universo observable encogerse en un Big Rip?
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