Comprender el punto de rotación de la distancia del diámetro angular

Estoy tratando de obtener una mejor comprensión de las distancias cosmológicas, en particular, la distancia del diámetro angular que también he visto referida como distancia de tamaño angular.

Lo que estoy buscando es una explicación más detallada de por qué la distancia del diámetro angular "gira" en el siguiente gráfico.ingrese la descripción de la imagen aquí

Wikipedia afirma en su artículo sobre la distancia del diámetro angular que los objetos más allá de un cierto corrimiento al rojo tienen un diámetro angular más pequeño y, como tal, parecen más grandes en el cielo.

He buscado y no he podido encontrar una explicación completa de este comportamiento y solo he encontrado respuestas breves que indican la expansión del universo o el tamaño del universo.

Si es posible, me gustaría obtener una explicación más detallada, así como el significado físico, si es que lo hay, de lo que significa que un objeto esté en este desplazamiento hacia el rojo cuando emitió la luz que ahora estamos observando.

Gracias por cualquier comentario o discusión o sugerencia sobre dónde buscar. También me gustaría incluir, ya que puede ser de alguna ayuda, que actualmente estoy en mi último año de estudios universitarios en física, ¡así que no se guarden ningún detalle o tecnicismo!

Resulta que Peebles acuñó la frase "Distancia de tamaño angular" como sinónimo de Distancia de co-movimiento transversal D METRO . "Distancia de diámetro angular", D A es otro concepto completamente diferente y está relacionado con la distancia de Co-movimiento por D A ( z ) = D METRO ( z ) 1 + z . Debe leer esta página en.wikipedia.org/wiki/Distance_measures_(cosmology) detenidamente, incluida la sección sobre 'Terminología alternativa'.

Respuestas (1)

Por un lado, un objeto abarca un ángulo menor cuanto más lejos está, como se esperaba. Por otro lado, debido a la expansión del Universo y la velocidad finita de la luz, los objetos muy distantes estaban más cerca de nosotros cuando emitían la luz que vemos hoy. En ese momento abarcaban un ángulo mayor.

El siguiente párrafo es difícil de entender sin un dibujo, así que eche un vistazo al dibujo en esta respuesta , que puede ayudar. La luz de los bordes de una galaxia que viajó hacia donde estábamos en el momento en que se emitió no nos alcanzó, porque cuando llegó a ese lugar, ya no estábamos allí. Pero la luz que se emitió hacia algún punto detrás de nosotros llegó a ese punto al mismo tiempo que nosotros, así que eso es lo que vemos.

La rotación exacta, el umbral entre "parecer más pequeño porque está lejos" y "parecer más grande porque estaba más cerca en el pasado" depende de la historia de la tasa de expansión del Universo, así como de la forma en que la luz se propaga en el Universo, que a su vez depende de las densidades de los diversos constituyentes del Universo. La interrelación de estas cantidades viene dada por la ecuación de Friedmann.

Muchas gracias por la respuesta clara y muy fácil de entender. Simplemente me faltaba esa comprensión sobre cómo variaba exactamente la distancia del diámetro angular con la expansión del universo. Gracias :)
De nada, @Michael.
tarifa de @pela; libre de elaborar. Tal vez haya algo especial en la velocidad de expansión del universo en relación con la Tierra en el momento en que la luz de un z ≈ 1.62 se emitió una galaxia que hace que la curva gire y alcance su punto máximo a una distancia angular de alrededor de 5.800 millones de años luz. ¿Es posible que cuando se emitió la luz, la velocidad relativa de la galaxia fuera igual a la velocidad de la luz?
@Sheldon No, porque la velocidad relativa depende de la distancia a una galaxia determinada. En cualquier momento, las galaxias lo suficientemente cercanas se alejan más lentamente y las galaxias lo suficientemente distantes más rápido que la velocidad de la luz. La rotación depende de la cosmología, es decir, de los valores exactos de la constante de Hubble, la curvatura y los parámetros de densidad, pero para todas las cosmologías viables, encontrará que es alrededor de z ~ 1,5. Esto es en la época dominada por la materia, mucho más tarde que la dominada por la radiación, y mucho antes de que la materia oscura entre en acción, por lo que no hay nada especial en el valor exacto.
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