Desplazamiento al rojo gravitacional frente al desplazamiento al rojo Doppler: ¿realmente se está expandiendo el universo?

¿Es posible que el corrimiento al rojo observado por Edwin Hubble sea realmente un corrimiento al rojo gravitacional y que el universo no se esté expandiendo como él había predicho?

Lo que creo que sé hasta ahora es esto:

  • El corrimiento al rojo debido al efecto Doppler de un objeto en movimiento está ocurriendo debido a la expansión del universo. Las galaxias más alejadas se alejan de nosotros más rápido que las cercanas, por lo que tienen un efecto de corrimiento al rojo más fuerte.
  • El corrimiento al rojo gravitatorio está ocurriendo debido a que la luz "escapa" del tirón gravitacional de la fuente (estrella) y no tiene nada que ver con el movimiento de dicha fuente.
Tal vez podría indicar lo que ya ha descubierto sobre el Hubble Flow o el corrimiento al rojo gravitacional .
Agregado a la pregunta original.
No has pensado en esto. En tu modelo, ¿por qué debería haber alguna relación entre el corrimiento al rojo y la distancia? O dicho de otro modo, ¿por qué los objetos a distancias similares, pero en direcciones opuestas, tienen corrimientos al rojo similares?
Por cierto, es mejor pensar en el corrimiento al rojo cosmológico debido a la expansión del universo, no al movimiento de las fuentes. Las longitudes de onda se estiran en tránsito.
@ProfRob, ¿se han realizado experimentos para validar el corrimiento al rojo a grandes distancias, por ejemplo, enviar un fuerte pulso láser para que se refleje en una sonda, medir el tiempo de ida y vuelta, calcular la distancia y el corrimiento doppler y verificar que todo coincida?

Respuestas (2)

En última instancia, esta es una aplicación de la navaja de Occam.

Para que la luz se corriera al rojo gravitacionalmente, tendría que salir de un pozo gravitacional profundo . Para que el desplazamiento hacia el rojo observado en las galaxias sea gravitatorio, habría que suponer varias cosas.

Primero, que las estrellas en galaxias distantes son de alguna manera mucho más densas: más densas que las estrellas de neutrones. (o posiblemente que las galaxias enteras son tan densas como las estrellas de neutrones). Una estrella de neutrones tiene un corrimiento al rojo de alrededor de z=0.35. Las galaxias distantes tienen un corrimiento al rojo de más de 7. Ningún objeto conocido tiene un corrimiento al rojo gravitacional como ese.

En segundo lugar que la densidad es proporcional a la distancia de nosotros. Colocándonos en una posición especial en el universo.

Es mucho más sencillo interpretar el corrimiento al rojo como un corrimiento al rojo Doppler y, por lo tanto, un universo en expansión.

La razón básica es que el cambio de Hubble no es lo que verías si el cambio hacia el rojo observado se redujera al campo gravitatorio local alrededor de la fuente. Sin embargo, solo señalaría que el cambio de Hubble no es un cambio Doppler. El desplazamiento Doppler depende de la dirección del movimiento y la velocidad de la fuente en relación con la emisión en relación con el observador cuando se recibe. El cambio de Hubble depende del factor de escala cosmológico en la emisión en relación con el factor de escala cuando se recibe.
¿No es esto suponer que el pozo de gravedad local en la fuente de emisión es el único factor de corrimiento al rojo gravitacional posible? El efecto Sachs-Wolfe integrado se refiere principalmente al CMB, pero confirma que los fotones sufren una pérdida neta de energía cada vez que pasan por un vacío. Si la proporción de espacio vacío interestelar e intergaláctico es mayor que la proporción de espacios de alta densidad que dan como resultado un desplazamiento hacia el azul neto a medida que pasan los fotones, sería razonable esperar un desplazamiento hacia el rojo neto promedio en relación con la distancia recorrida por los fotones provenientes de la mayoría estrellas.
@MacThule y también está Rayleigh Scattering que puede contribuir en algo.
Con respecto a la navaja de afeitar de Ockham, si vamos por ese camino, tal vez la solución más simple no sea una teoría que requiera la invención de la materia oscura, una fase de expansión inexplicable, la creación de un universo y la colisión de multiversos para explicar algo. Cuando tienes que ir tan lejos para explicar un fenómeno, tal vez es hora de volver a lo básico y revisar todo de nuevo antes de que gastemos billones de dólares y desperdiciemos décadas en una madriguera de conejo... La solución más simple es que el universo siempre ha existido. en más o menos esta forma, y ​​el corrimiento hacia el rojo es causado por algo mal entendido.

Me arriesgaría a adivinar en este punto, pero los efectos del desplazamiento hacia el rojo gravitacional quizás se promediarían, por lo que aproximadamente el 50% de la luz se originaría en objetos con campos gravitatorios más fuertes y el 50% en campos gravitatorios más débiles. Por lo tanto, veríamos objetos desplazados hacia el azul y desplazados hacia el rojo si el desplazamiento hacia el rojo gravitatorio es prominente, como se supone.

Sin embargo, con la excepción del grupo local (donde, debido a la unión gravitatoria de M33, Andrómeda y nosotros nos estamos moviendo uno hacia el otro), la mayoría de los objetos extragalácticos que observamos tienen un corrimiento hacia el rojo. Por lo tanto, el efecto Doppler debe ser dominante.

La magnitud de corte del corrimiento al rojo de (especialmente) las galaxias de alto corrimiento al rojo no podría explicarse por un corrimiento al rojo gravitacional, porque eso implicaría objetos exóticos, mucho más densos en un alto corrimiento al rojo que no solo es artificial, sino que también es completamente incompatible con las observaciones. En este escenario, el desplazamiento hacia el rojo en sí mismo (a diferencia del desplazamiento hacia el azul, como usted dice) no es el mayor problema. El corrimiento al rojo aumentado con la distancia es.
@ user1991 a diferencia de la materia oscura que se necesita para explicar la expansión gravitacional.
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