¿Cuántas veces han lamido los primeros fotones el universo?

No estoy realmente interesado en el número real de veces, sino más bien en una explicación de un Universo cerrado. ¿Cómo medimos todavía la radiación de fondo del Big Bang? Esas ondas electromagnéticas deberían haber pasado por este punto en el espacio hace mucho tiempo. A menos que el Universo esté cerrado y esas ondas electromagnéticas pasen sobre la misma región del espacio una y otra vez (como un insecto corriendo alrededor del hemisferio de una bola en expansión). Si no recuerdo mal, en este momento, la (circunferencia) del Universo está aumentando más rápido que la velocidad de la luz, por lo que sería imposible que los fotones actuales completaran otra vuelta, pero ¿siempre fue así? ¿La radiación de fondo también está disminuyendo continuamente en frecuencia a medida que se desplaza hacia el rojo a través del espacio en constante expansión?

Respuestas (1)

Sí, la frecuencia del fondo de microondas cósmico ha ido cayendo desde su nacimiento 380.000 años después del Big Bang, y seguirá haciéndolo para siempre.

Y sí, siempre fue imposible que los fotones completaran una "vuelta". De hecho, era aún más imposible poco tiempo después del nacimiento del CMB, unos 380.000 años después del Big Bang, porque la expansión hacía cada vez más difícil la tarea de completar una vuelta.

Este hecho se puede ver en el diagrama "causal" de Penrose de nuestro Universo: su altura es en realidad finita y más pequeña que la anchura. Este hecho es el origen del llamado "problema del horizonte": debido a que los fotones no tienen suficiente tiempo para un viaje de ida y vuelta, es difícil entender por qué todos los lugares del Universo acordaron una temperatura común. La inflación cósmica resuelve este problema.

En el texto anterior, asumí que no hay "periodicidades espeluznantes" en el Universo visible. Se había propuesto que la forma del Universo era un orbifold definido por un dodecaedro. Sin embargo, tal suposición implica predicciones: deberíamos poder ver ciertos objetos muchas veces en los cielos, y no se han encontrado imágenes múltiples periódicas que impongan fuertes restricciones en tales modelos.

Finalmente, necesito estar en desacuerdo con una oración tuya:

Esas ondas electromagnéticas deberían haber pasado por este punto en el espacio hace mucho tiempo.

Eso no es así. El CMB se creó en cada punto del Universo unos 380.000 años después del Big Bang. En este momento, estamos observando fotones que se crearon exactamente en el lugar correcto, por lo que necesitaron esos "13.700 millones de años menos 380.000 años" para llegar desde el lugar de nacimiento hasta el punto donde se encuentran nuestros dispositivos ahora. A medida que el Universo envejece, observamos fotones que se crearon en lugares cada vez más distantes del Universo, pero cualquiera que sea la edad del Universo, siempre encontramos algunos lugares con la distancia adecuada para que el tiempo necesario para que los fotones lleguen. aquí coincide exactamente con (cualquier) edad del Universo.

Corrección: CMB comenzó 380.000 después del Big Bang, no hace 380.000 años.