Confusión sobre el concepto de horizonte cosmológico

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Por definición, no podemos ver ningún evento sucediendo más allá del horizonte cosmológico. Supongamos que la tasa de expansión del universo es tal que el radio del horizonte cosmológico es constante y está centrado en el observador (¿quizás esta suposición es inconsistente?). Ahora supongamos que me muevo 100 años luz en una dirección para encontrarme con otro observador. Este segundo observador tiene un horizonte cosmológico diferente, desplazado en la dirección en que me moví. Así podré ver eventos que no pude ver antes de mi viaje, porque estaban fuera de mi horizonte cosmológico. Luego viajo de regreso y les muestro a mis amigos un video del evento. ¿Cómo es eso posible si el evento estuvo siempre más allá de su horizonte cosmológico? (Mi viaje no debería poder superar esa limitación, ¿correcto?)

La única forma de obtener un horizonte a una distancia constante es en un universo en expansión exponencial, es decir, una geometría de De Sitter. Esto no es tan esotérico ya que nuestro universo se acercará asintóticamente a la geometría de De Sitter con el tiempo. De todos modos, ¿quiere saber específicamente sobre la geometría de De Sitter, o está preguntando sobre una geometría como nuestro universo actual, en cuyo caso la distancia del horizonte no es constante?
@JohnRennie sí, creo que una geometría de De Sitter sería más ilustrativa para descubrir dónde está mi problema conceptual (pero tal vez me equivoque)
¿Puedes aclarar qué quieres decir con horizonte cosmológico? ¿Te refieres al horizonte de eventos o al horizonte de partículas? Consulte esta publicación para obtener una definición de ambos.
es la misma pregunta... si los mediadores envían informes antiguos, entonces la suma de la antigüedad de la información más su tiempo de viaje debe estar por debajo de la EH

Respuestas (3)

Asumiré que quiere decir horizonte cosmológico el horizonte de eventos cosmológico . Ahora, hay dos posibilidades:

  1. Viajas a una región que está (todavía) ubicada dentro del horizonte de eventos de la Tierra. Entonces, por definición, la luz que observas en ese lugar eventualmente llegará a la Tierra (si no lo ha hecho ya). De hecho, esa luz habrá llegado a la Tierra antes de que tú hayas viajado de regreso, por lo que no tendrás nada nuevo que contarles a tus compañeros terrícolas.

  2. Viajas a una región que se encuentra fuera del horizonte de eventos de la Tierra. Entonces, de nuevo por definición, eres capaz de ver una luz que nunca llegará a la Tierra. Sin embargo, nada puede llegar a la Tierra: ya no puedes viajar de regreso ni enviar señales a la Tierra. Una vez que estás fuera del horizonte de eventos de la Tierra, estás aislado de la Tierra para siempre.

En otras palabras, la región a la que viajó puede tener su propio horizonte de eventos, pero eso no importa. Lo que importa es si todavía estás o no dentro del horizonte de eventos de la Tierra. Si es así, entonces la Tierra recibirá la misma información que tú, y antes de que puedas regresar. Si no es así, ya no podrá comunicarse con la Tierra, y mucho menos viajar de regreso.

Una última palabra de precaución. Una región diferente del espacio no necesariamente tiene un horizonte de eventos diferente. La métrica FLRW es una idealización y solo es válida a gran escala. Una región que está, por ejemplo, a 100 años luz de distancia está unida gravitacionalmente a nosotros, y en el Estándar Λ modelo CDM permanecerá ligado gravitacionalmente. Dado que todos los observadores en una estructura unida pueden enviarse señales entre sí, todos comparten el mismo horizonte de eventos cosmológico.

@BenitoCiaro # 2 es definitivamente posible (bueno, en la medida en que sea posible el viaje intergaláctico). Con el tiempo, todas las regiones del espacio que no están unidas gravitacionalmente a nosotros serán transportadas más allá de nuestro horizonte de eventos. Entonces, si tiene una nave que puede escapar de nuestro grupo local, eventualmente cruzará el horizonte de la Tierra. Sin embargo, probablemente lleves mucho tiempo muerto para entonces.

El horizonte cosmológico se expande constantemente con el tiempo. Cuando te estabas reubicando, la expansión del horizonte cosmológico era más rápida en la dirección en la que viajabas y más lenta detrás de ti. Cuando llegaste al otro observador y te detuviste, ambos tenían el mismo horizonte cosmológico. Ese horizonte cosmológico era más grande que tu horizonte cosmológico original y encierra completamente tu horizonte cosmológico original porque tuviste que viajar más lento que la luz.

Cuando regresaba a su ubicación original, la expansión del horizonte cosmológico fue más rápida en la dirección de regreso y más lenta detrás de usted. Entonces, una vez que se detuvo en su ubicación original, su horizonte cosmológico original y su horizonte cosmológico actual ahora más grande tienen el mismo centro. Como antes, su nuevo horizonte cosmológico encierra completamente el horizonte cosmológico que tenía mientras estaba en la ubicación de otros observadores.

El nuevo horizonte cosmológico de los otros observadores tiene un centro diferente, pero actualmente puede ver parte del universo que actualmente se encuentra fuera de su horizonte cosmológico (en la dirección que se aleja de usted), y actualmente puede ver parte del universo que actualmente se encuentra fuera de su horizonte cosmológico. (en dirección opuesta a él).

Gracias por su respuesta, pero dije explícitamente que estoy preguntando sobre el caso en que el horizonte cosmológico no se expande con el tiempo (vea también los comentarios debajo de la pregunta principal)
Creo que su tesis es inconsistente. Si el universo se estuviera expandiendo lo suficientemente rápido como para mantener un horizonte cosmológico constante (que no puede), su movimiento no cambiaría el horizonte cosmológico. (Al igual que viajar cerca de la velocidad de la luz, un ligero cambio en su velocidad no cambiaría su percepción de la velocidad de la luz). El único cambio sería el corrimiento hacia el rojo. El horizonte cosmológico mismo permanecería igual. Cada lugar al que pudieras viajar tendría el mismo horizonte cosmológico.
Entonces, cuando llegaste a la ubicación del otro observador, el horizonte cosmológico sería el mismo y no habría eventos para registrar que no fueran observables desde tu ubicación original. Los eventos observados desde diferentes lugares se desplazarían hacia el rojo de forma ligeramente diferente, pero serían los mismos eventos.
pero es bien sabido que se puede tener un horizonte constante cuando la expansión es exponencial. Incluso puedes tener un horizonte decreciente, el famoso gran rasgón.
@BruceSmitherson, a menudo veo este tipo de declaraciones impresas, pero simplemente no son ciertas. Cualquier cosa que se pueda ver ahora siempre será visible (aunque desplazada hacia el rojo más allá del reconocimiento). El malentendido proviene del hecho de que la luz de ese objeto que se emite "ahora" nunca nos alcanzará, pero la luz "antigua" de ese objeto siempre será visible. Simplemente parecerá disminuir la velocidad en el tiempo como un objeto que cae en un agujero negro.
Piénselo de esta manera: el CMB es omnipresente en todo el universo, pero los objetos hechos de los átomos que reflejaron por última vez la luz que ahora vemos nunca los veremos cuando sean 13.8 mil millones de años más viejos que ahora. Tal vez en 13.800 millones de años, el CMB se habrá convertido en el fondo de radio cósmico, pero esa radiación de 27.600 millones de años todavía estará en todas partes del universo.

Déjame tratar de reformular tu pregunta para que sea más fácil de responder. Suponga que usted es un observador comóvil en un universo de De Sitter, entonces se encuentra en el centro de un horizonte de eventos esférico con un radio constante R :

de niñera

Puede recibir una señal del punto verde porque está dentro de su horizonte y puede enviar una señal a un observador en el punto azul porque está dentro de su horizonte. La suma de las distancias d 1 + d 2 puede tener cualquier valor menor que 2 R , pero ¿no significa eso que un observador en el punto azul puede recibir señales del punto verde a una distancia mayor que R es decir, desde fuera de su horizonte?

Para comprender lo que sucede, debe considerar el movimiento del observador en el punto azul. Hay tres casos principales:

  1. el observador azul es un observador comóvil, en cuyo caso se están alejando de ti con velocidad H d 2 , y está siendo acelerado alejándose de usted por la expansión.

  2. el observador azul está momentáneamente estacionario con respecto a usted, pero la expansión lo está acelerando.

  3. el observador azul permanece estacionario en relación con usted usando alguna forma o motor de cohete.

El caso 1 es el caso fácil, ya que en el tiempo que tarda la señal en llegar desde el punto verde, el observador azul habrá acelerado para alejarse. Si la suma de d 1 + d 2 > R luego, cuando reciba la señal verde, el observador azul estará en una trayectoria que supera la señal que envía, por lo que nunca la recibirán.

El caso 3 es más difícil porque la posición del horizonte será diferente para una observación que no se mueva. La aceleración contraerá la distancia del horizonte opuesta al observador azul y la extenderá en tu dirección. De hecho, esto permite que el observador azul reciba señales desde una distancia mayor que R en la dirección de la aceleración . La otra cara es que el horizonte se mueve hacia adentro en la dirección opuesta.

Caso 2 Confieso que no estoy seguro. Tendría que hacer algunos cálculos para convencerme de que entendía lo que estaba pasando, sin embargo, parece plausible que una velocidad peculiar distinta de cero afecte la posición del horizonte.

Todo esto es cualitativo, y para concretarlo habría que calcular las geodésicas de la luz y las geodésicas del observador azul. Pensaré en esto, pero sospecho que es un cálculo complicado.

Caso 3: ¿la explicación será la misma si los observadores permanecen a la misma distancia fija porque están limitados (¿por alguna fuerza de largo alcance?) Me confunde que los objetos limitados parezcan obedecer reglas diferentes, como se sugiere en el último párrafo de la respuesta de Pulsar
@brucesmitherson: No estoy totalmente seguro de lo que está preguntando, pero todo lo que importa es que un acelerómetro sostenido por el observador azul lee un valor distinto de cero. Más técnicamente, la norma de sus cuatro aceleraciones no es cero. No importa qué medios se utilicen para lograr esto. La métrica para un observador acelerado no es la misma que para un observador comóvil, es decir, la geometría del universo observada por el observador acelerado no es de Sitter.
Confusión sobre el concepto de horizonte cosmológico
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