¿Cuánto tiempo hace que el Universo era lo suficientemente pequeño para viajar interestelar?

Actualmente, incluso las estrellas más cercanas están a años luz de distancia y son imposibles de alcanzar durante nuestra vida. Si el espacio siempre se está expandiendo y una vez fue infinitamente más pequeño, ¿en qué momento del pasado el espacio era tanto más pequeño que la distancia promedio entre las estrellas era menor que los días luz? ¿Hubo alguna vez tal tiempo?

Hola Ben Warner: Bienvenido a Phys.SE. ¿Intentó hacer un cálculo al dorso de un sobre?
ver esto astronomy.com/magazine/ask-astro/2006/01/… . Da la casualidad de que estamos alrededor de una estrella a gran distancia de otras estrellas. "Una separación estelar típica a esta densidad es de 0,008 años luz, o 500 UA, unas 12 veces la distancia Sol-Plutón, entre estrellas".
Claro, es imposible que los humanos viajen tan lejos con la tecnología actual, pero no es imposible, en principio. Sin embargo, independientemente de la tecnología que se utilice, se necesita mucha energía para viajar incluso 4,5 años luz en una vida humana.
Ya hay una buena respuesta, pero la confusión fundamental que motivó la pregunta puede tener que ver con referencias astrofísicas ambiguas a "partículas" que a veces incluyen objetos como estrellas, o incluso galaxias, que (como casi todo lo relacionado con el tamaño) depende (en al menos menos algunos idiomas indoeuropeos, incluido el inglés) sobre el contexto: en el contexto de la expansión "espacial", el factor principal que la explica puede ser la energía, cuyas partículas son bosones, que pueden atravesarse entre sí. No está claro si la gravedad tiene algún aspecto bosónico, debido a su extrema debilidad.
No creo que solo porque las cosas estuvieran separadas por unos pocos días luz, significaba que se podía viajar entre ellas en unos pocos días. El espacio se habría expandido mientras viajabas entre ellos, por lo que dependiendo de qué tan rápido haya sido la expansión, es posible que un fotón haya tardado años en viajar entre dos puntos que, cuando el fotón dejó el primer punto, estaban a solo días luz de distancia. .
Algunos modelos del universo tienen las galaxias, por ejemplo, la Vía Láctea, formándose a partir de la combinación de muchos cúmulos/galaxias más pequeños a lo largo del tiempo... por lo que no habría una versión más densa de la Vía Láctea antes en el universo, sino muchas de las estrellas probablemente estarían más separados.
Depende de los elementos que necesites para la nave espacial. Las primeras estrellas fueron 100M~250M años después de la BB, y los únicos elementos eran hidrógeno y helio. Necesita estrellas de Población I, y esas tienen solo 1M ~ 100M de años. Así que si tiene 13.800 millones de años, más o menos el mismo tamaño que tiene ahora.

Respuestas (2)

A medida que el universo se expande, cada galaxia individual permanece aproximadamente del mismo tamaño, con estrellas en órbitas de diámetro aproximadamente constante, por lo que las estrellas dentro de cualquier galaxia dada no estaban más juntas hace mucho tiempo que ahora (al menos en lo que respecta a los efectos de expansión cósmica). están preocupados).

Las distancias entre los cúmulos de galaxias eran más pequeñas en el pasado, y una buena manera de tener una idea de esto es notar que la relación entre la distancia entre ellos ahora y la distancia entre ellos hace mucho tiempo es igual a la relación de longitudes de onda en la luz. recibida y emitida. Si recibimos luz de una galaxia y la luz que llega tiene una longitud de onda dos veces mayor que cuando salió, entonces el universo era la mitad de pequeño cuando salió la luz (es decir, las distancias entre los cúmulos de galaxias eran en promedio la mitad de lo que eran). ahora son).

Para encontrar una época en la que las galaxias no estaban separadas por muchos años luz, hay que retroceder tanto que se llega a épocas anteriores a la formación de las galaxias, por lo que nunca existió tal época.

[ Comentario agregado en respuesta a una pregunta en los comentarios sobre los cúmulos de galaxias . Un cúmulo de galaxias se aleja de otro porque las condiciones iniciales les dieron velocidades de esta forma. Esta condición general se llama el "flujo de Hubble" y conduce a la expansión cósmica. Es lo que harían las cosas si solo experimentaran la gravitación cósmica promedio, sin golpes locales debido a una distribución de materia no homogénea como una galaxia. Mientras tanto, todo atrae cosas cercanas y esto puede conducir a grupos unidos como sistemas solares, galaxias y cúmulos de galaxias. Este enlace es suficiente para cambiar las velocidades relativas de modo que cada grupo enlazado no se separe ni se expanda (a menos que intervenga algún otro proceso).]

Sin embargo, ¿dónde estaban las estrellas cada vez más juntas antes de la formación de galaxias?
¿Cómo funciona "... cada galaxia individual permanece aproximadamente del mismo tamaño pero las distancias entre los cúmulos de galaxias eran más pequeñas en el pasado...", por favor? Aquí, ¿hay una diferencia significativa entre las galaxias individuales y los cúmulos de galaxias?
@RobbieGoodwin Tengo entendido que las galaxias se mantienen juntas porque la materia en ellas está unida gravitacionalmente a sí misma. Eventualmente, básicamente toda la materia en el universo alcanzable estará contenida por completo en la galaxia Vía Láctea-Andrómeda (mucho después de que se hayan fusionado).
@ nick012000 Gracias y juntos debido a que la gravedad no parece abordar la diferencia entre galaxias y cúmulos. ¿Todo el asunto... fusionándose no implica un universo que se contrae?
@RobbieGoodwin "Todo el asunto en el universo alcanzable ", no "todo el asunto". Es decir, la materia en la galaxia seguirá siendo alcanzable porque está unida gravitacionalmente, pero todo lo demás estará demasiado lejos y retrocediendo demasiado rápido para alcanzarlo (suponiendo que el universo no se contraiga más tarde y salvo algo como un impulso de Alcubierre ) .
La pregunta es sobre los viajes interestelares. No viajes intergalácticos. Así que el argumento en contra no debería ser que las galaxias no existieran. Tendría que ser que las estrellas no existieran.
@JBentley ¿Qué diferencia está haciendo con "accesible"? Tú y Nick012000 sugieren que las galaxias se contraen mientras todo lo demás retrocede.
@RobbieGoodwin La expansión se está acelerando, lo que significa que eventualmente incluso las galaxias cercanas retrocederán más rápido que la velocidad de la luz, haciéndolas inalcanzables. Creo que malinterpretaste "fusionados". Eso fue simplemente una referencia al hecho de que nuestra galaxia y Andrómeda están en camino de fusionarse eventualmente.
Mientras escribía un nuevo comentario, Star Trek dijo: "... obviamente, la tasa de expansión se ha acelerado".
@JBentley Acelerar la expansión o no, si las galaxias que retroceden más rápido que la luz deben ser inalcanzables parece muy dudoso... Las galaxias que retroceden más rápido que la luz requieren nuevas reglas, pero que retroceder FTL las hace inalcanzables se lee como una conclusión de nuestras propias reglas antiguas.
Creo que esta es una gran respuesta, debido a la referencia a las condiciones iniciales: Davis (de la fama de Davis & Lineweaver, como diseñador de su gráfico muy utilizado que representa horizontes en relación con la esfera del Hubble) ha dicho que el flujo del Hubble no es un "forzar o arrastrar" llevando consigo estrellas o galaxias, pero no había mencionado las condiciones iniciales en esa ocasión. ("Inicial", en el concepto de multiverso que se vuelve más común entre los modelos cosmológicos, se referiría a un "universo local", generalmente más grande que cualquier región observable por cualquiera de los habitantes de esa LU).

Aunque la distancia entre las estrellas no cambia realmente debido a la expansión del espacio durante la evolución del universo, la región del espacio alrededor de nuestro Sol es bastante escasa en comparación con algunos lugares del universo. Como tal, sus condiciones deseadas podrían existir no en el pasado remoto sino hoy, solo en una ubicación diferente.

Aquí hay un artículo que dice "En el centro de la galaxia, las estrellas están separadas por solo 0,4 a 0,04 años luz". 0,04 años luz es menos de 15 días luz.

Y otro artículo que encontré con algunos reclamos rápidos de Google:

Pero algunas galaxias empaquetan estrellas aún más apretadas. M32, uno de los satélites de la galaxia de Andrómeda, tiene la densidad estelar medida más alta de cualquier galaxia cercana: ¡alrededor de 20 millones de estrellas por parsec cúbico en su núcleo! Ni siquiera HST puede resolver el núcleo de M32 en estrellas individuales. Una separación estelar típica a esta densidad es de 0,008 años luz, o 500 AU, unas 12 veces la distancia entre el Sol y Plutón, entre estrellas.

0,008 años luz es apenas 3 días luz.

Estas cifras provienen de distancias "promedio" o "típicas" al vecino más cercano en regiones densas, lo que implica que habrá algunas incluso más cercanas. Cuánto más cerca es posible/plausible, realmente no podría decirlo.

Sin embargo, es dudoso que tales regiones del espacio sustentaran o evolucionaran la vida tal como la conocemos.
@eps ¿Incluso permitiría órbitas planetarias estables?
@ nick012000 Sí, lo haría. A menos que se reduzca a algo más como 15 horas que 15 días, Júpiter permanece en órbita.
Tal vez no si la estrella al final del viaje de 15 días luz fuera un agujero negro supermasivo.
@SoftwareEngineer Estas cifras provienen de las distancias de separación típicas en los núcleos galácticos, donde hay miles de millones de estrellas empaquetadas (relativamente) juntas. Un agujero negro supermasivo no es una estrella vecina "típica".
La pregunta del OP puede haber tenido menos que ver con el viaje real que con la expansión espacial: en lo que respecta al viaje en una región con estrellas muy juntas (como áreas del núcleo galáctico), el problema es que las colisiones de material estelar y los efectos de la radiación intensa en el material que podría haber evolucionado (en un entorno más amable) hacia la vida habría dejado, en cambio, que la evolución de cualquier civilización capaz de lanzar un transbordador en las aguas de su planeta de origen fuera poco probable que continuara hasta la fabricación de, digamos, aviones. Es por eso que la ubicación de la tierra cerca de la superficie de un brazo espiral era ventajosa.
@ben: esta pregunta es sobre el tiempo, y como actualmente no sabemos de dónde provienen las smbh, no sabemos si, en algún momento del pasado, hubo más estrellas más cercanas a una smbh que a otras estrellas. Si los smbh llegaron primero y luego atrajeron el gas del que se formaron inicialmente las estrellas, entonces parece probable que se hubieran formado más cerca del smbh donde el gas tenía su mayor densidad. En ese momento, es posible que un típico vecino más cercano fuera un smbh. También podría darse el caso de que en el futuro, toda la materia caiga en un smbh, convirtiéndolo nuevamente en el vecino más cercano.
E incluso 3 días luz es muchísimo. Es aproximadamente tres veces la distancia que viajó la Voyager 1 hasta ahora, poniendo un signo de interrogación detrás de "en nuestras vidas", incluso cuando se supone que el próximo sistema estelar albergaría un candidato habitable (cuyas posibilidades son, bueno, astronómicas ... .)
@SoftwareEngineer: los agujeros negros supermasivos no son estrellas en absoluto: los SMBH se forman por el colapso del polvo en grandes regiones.
¿Cuánto tiempo hace que el Universo era lo suficientemente pequeño para viajar interestelar?
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