Diámetro del universo [duplicado]

En primer lugar, el año luz mide la distancia y no la edad. Pero veo su pregunta aquí: "¿Puede el radio del universo (en ly) ser mayor que su edad (en y)?"

La respuesta es (sorprendentemente) sí. De hecho, este es el caso .

En primer lugar, una pequeña historia paralela:

Esto es algo que confundió al mismo Einstein, mucho antes de que supiéramos sobre el Big Bang. Cuando casi había terminado de desarrollar su teoría de la relatividad general, se dio cuenta de que sus ecuaciones de campo no permitirían que el universo fuera estático; sería inestable y terminaría en un "big bang inverso" o algún evento apocalíptico similar. Si bien ahora sabemos que el universo probablemente no es estático, en ese momento esta idea le resultaba aborrecible e introdujo un término en la ecuación, que implicaba una " constante cosmológica ". Su interpretación física básica era una densidad de energía neta (positiva o negativa), inherente al espacio-tiempo cuando todas las demás energías e influencias se eliminan del área.

Después de un tiempo, se descubrió que nuestro universo no era estático, y Einstein (¿a toda prisa?) abandonó la constante cosmológica. En ese momento, lo llamó su "mayor error".

Ahora, más tarde, se descubrió que el universo no solo se está expandiendo, sino que se está acelerando.

Y la constante cosmológica era la forma más sencilla de explicar esto ¹ . Así que se trajo de vuelta y ahora es un elemento permanente en las ecuaciones de campo. Tenga en cuenta que cualquier explicación de la aceleración del universo es básicamente una fuente de energía oscura , la constante cosmológica es simplemente la explicación más conveniente, "barrer debajo de la alfombra".

Bien, ahora volvamos a tu pregunta. En primer lugar, la relatividad prohíbe que la información se envíe a una velocidad superior a la de la luz. No tiene nada en contra de los objetos que no pueden usarse como canales de comunicación FTL que van más rápido que la luz. Un ejemplo es que puede hacer que un punto de luz de un puntero láser se mueva tan rápido como desee.

Ahora, la inflación cosmológica no tiene que ver con objetos que se alejan unos de otros. Solo parecen alejarse, en realidad es el tejido del espacio-tiempo el que se está estirando. Algo como esto:

¿Se puede usar esto para comunicarse? No. El universo se expande debido a sus propias propiedades, eso no lo podemos afectar. Si bien mover estrellas y crear ondas gravitacionales en el espacio-tiempo causará perturbaciones locales, estas solo se superpondrán con la expansión y no viajarán más rápido que la velocidad de la luz ² .

Así que no es una violación de nuestros principios básicos si el universo se expande más rápido que la luz.

Y como mencioné al principio, este es de hecho el caso. Durante el Big Bang, la expansión fue tan rápida (un factor de$10^{60}$en el primero$10^{-20}$segundos si no recuerdo mal) que definitivamente habría roto el límite de velocidad. Y en la actualidad hay galaxias que se alejan de nosotros a velocidades superiores a$c$.

¿Cómo vemos estas galaxias? El movimiento de las galaxias ahora no afecta la luz que emitía hace miles de millones de años. Y sabemos lo suficiente sobre la expansión (hay cálculos simples que se pueden hacer con la constante de Hubble), para decirnos qué tan rápido irá la galaxia ahora.

Una regla general simple es que cuanto más lejos están dos galaxias, más rápido se alejan una de la otra. Esto viene de la ley de Hubble ,$v=H_0\times d$($v$es la velocidad,$d$es la distancia,$H_0$es la constante de Hubble). Hay suficientes galaxias con una distancia entre ellas tal que$v>c$.

Si tomas dos galaxias en extremos opuestos del universo, su velocidad relativa será definitivamente mayor que$c$, por lo que la longitud de nuestro universo en ly es mayor que su edad en y, aunque esto no contradice ninguna ley.

Lo interesante de estos dos es que aunque$H_0$está disminuyendo, la constante cosmológica predice que la aceleración se está expandiendo.

Wikipedia explica esto mejor que yo:

La evidencia actual sugiere que la expansión del universo se está acelerando [recorte], lo que significa que para cualquier galaxia dada, la velocidad de recesión dD/dt aumenta con el tiempo a medida que la galaxia se mueve a distancias cada vez mayores; sin embargo, en realidad se cree que el parámetro de Hubble está disminuyendo con el tiempo, lo que significa que si observáramos una distancia fija D y observáramos una serie de galaxias diferentes pasar esa distancia, las galaxias posteriores pasarían esa distancia a una velocidad menor que las anteriores. . [ Fuente ]

^{1. En términos sencillos: si el espacio-tiempo tuviera una densidad de energía neta 'sobrante', se repelería a sí mismo, provocando una aceleración}

^{2. Esperemos que alguien que responda con más conocimientos pueda cuantificar esta afirmación.}