¿Cuál es la velocidad de la luz relativa a (en el espacio)?

Para cualquier observador entre 'A' y 'B' por donde pasa la onda de luz, pasa con la velocidad de la luz . Agregar una velocidad$v$por debajo de la velocidad de la luz$c$a la velocidad de la luz da como resultado la velocidad de la luz, simplificada$c+v=c$, donde el '$+$' significa suma relativista de velocidades , no el '$+$' de la aritmética.

Dependiendo de la velocidad relativa de dos observadores en (casi) el mismo punto, observarán diferentes desplazamientos Doppler de la luz, más precisamente de las propiedades espectrales de la luz. Al analizar el espectro de la luz , los observadores pueden determinar el desplazamiento Doppler, es decir, la velocidad relativa, al objeto que causó la línea de emisión o absorción en el espectro.

La luz eventualmente llegará a la galaxia B a pesar de que el espacio entre ellos se está expandiendo. Es importante recordar que es el espacio el que se está expandiendo, no la galaxia B alejándose de la galaxia A. Imagina poner dos puntos en un globo e inflarlo. Es la goma entre los puntos la que se estira, no un punto que se mueve sobre la superficie del globo alejándose del otro punto.

Imagine un fotón de luz que sale de la galaxia A. Después de un período de tiempo, habrá viajado cierta distancia hacia la galaxia B. Digamos que ha viajado el 1% de la distancia, por lo que le queda el 99% por recorrer. El espacio se expande por igual delante y detrás del fotón, por lo que incluso si dejara de moverse, permanecería en el 1% de la distancia total. Pero no se detiene, se acerca. Eventualmente llegará a la mitad y nuevamente el espacio se expandirá tanto detrás como delante del fotón. Ahora hay la misma cantidad de espacio entre el fotón y la galaxia A que entre el fotón y la galaxia B. No importa cuánta expansión haya, el fotón todavía está en el medio. Eventualmente, el fotón llegará hasta la galaxia B.

No importa qué tan rápido se expanda el universo y qué tan lento se mueva el fotón, eventualmente llegará a la galaxia B, aunque puede tomar mucho, mucho tiempo.

A medida que el espacio en el que se encuentra el fotón se expande, la longitud de onda del fotón cambiará lentamente. Este es el desplazamiento al rojo.

Ahora para el problema con esta respuesta. Creo que esta respuesta solo es válida si la velocidad de expansión y la velocidad del fotón son constantes, pero la expansión del universo parece acelerarse.

Considere 2 galaxias distantes que se "separan" debido a la expansión del espacio. Un fotón de luz sale de la galaxia A hacia la galaxia B. El espacio entre la galaxia B y la galaxia A se está expandiendo. Esto incluye el espacio entre la galaxia B y el fotón.

La luz tarda alrededor de un nanosegundo en recorrer 1 pie. Si el espacio entre la galaxia B y el fotón se expande a una velocidad de más de 1 pie cada nanosegundo, entonces la distancia entre la galaxia B y el fotón siempre aumentará, por lo que el fotón nunca llegará a la galaxia B.

Según tengo entendido, la velocidad de la luz es constante. La velocidad no es relativa al origen de la luz ni a un observador en una ubicación arbitraria. Se mide en relación con la luz misma. En un momento en el tiempo, la luz está en algún lugar, y una cierta cantidad de tiempo después se ha movido una distancia dada por la velocidad de la luz.

• Estás en una nave espacial que viaja en línea recta, muy rápido, digamos (arbitrariamente) a 25.000 kilómetros por hora. La velocidad particular de la nave espacial, o incluso que se esté moviendo muy rápido, es irrelevante y se menciona solo como un ejemplo.
• Pasas junto a otra nave espacial que viaja en línea recta, exactamente en la dirección opuesta a la de tu nave espacial, que también viaja a 25 000 kilómetros por hora.
• Las 2 naves espaciales viajan paralelas entre sí.
• En el momento en que pasa la otra nave espacial, proyecta una luz desde el frente de su nave espacial.
• En ese mismo momento, se proyecta una luz desde la parte trasera de la otra nave espacial.
• La luz de ambas naves espaciales viaja paralela entre sí en la misma dirección y a la misma velocidad ("la velocidad de la luz").
• La luz de ambas naves espaciales alcanzará un objeto distante al mismo tiempo.

Para responder tu pregunta:

La velocidad de la luz es relativa a la métrica del espacio mismo.

Es decir, si imaginas que hay una red de reglas y relojes en reposo unos respecto de otros flotando en el espacio, la velocidad de la luz es relativa a ese grupo de reglas y relojes si el grupo es inercial.

No hay nada especial en el punto del espacio donde las galaxias se pierden de vista unas de otras. Este es solo el punto donde se superponen sus respectivas esferas de Hubble (la esfera en la que la velocidad de expansión es igual a la velocidad de la luz para el observador dado). La velocidad de la luz seguirá siendo c desde la perspectiva de un observador entre las esferas de Hubble de A y B