Edad del universo y dilatación del tiempo.

Dado nuestro conocimiento y el modelo cosmológico estándar, estimamos que la edad del universo es de unos 13.700 millones de años.

¿Cuánto sentido tiene hablar de la edad del universo como un todo?

Podemos observar la dilatación del tiempo para saber que el tiempo pasa de manera diferente para los observadores que se mueven a diferentes velocidades (dilatación del tiempo relativista especial) o que se encuentran a diferentes distancias de los centros de fuertes campos gravitatorios (como lo explica la relatividad general). ¿Es la edad estimada del universo una propiedad del universo o de nosotros como sus observadores?

¿Un observador diferente percibiría que la edad del universo es diferente? ¿Las diferentes partes del universo tienen diferentes edades? ¿Se aplican los principios de la relatividad especial cuando se piensa en una escala universal?

Esta pregunta se centra realmente en la interacción de la dilatación del tiempo con las estimaciones de la edad del universo, que no forma parte de la pregunta vinculada ni está incluida en su respuesta.
@Omen, de hecho, he visto la pregunta a la que se vinculó (incluso extraje una cita de la respuesta), pero lo que estoy preguntando es algo completamente diferente. Sé cómo estimamos la edad del universo, pero no estoy seguro de cómo interpretar este valor con respecto a la relatividad general y especial.
Bastante justo de hecho!

Respuestas (2)

La respuesta es sí, la dilatación del tiempo afecta la cantidad de tiempo que experimenta un observador desde el Big Bang hasta el tiempo presente (cosmológico).

Sin embargo, hay un cierto conjunto de observadores especiales llamados observadores comóviles, estos son los observadores a los que el Universo les parece isotrópico. Por ejemplo, podemos decir que la Tierra se mueve a unos 350 km/s en relación con un observador comóvil cercano midiendo la anistropía en el fondo cósmico de microondas (de hecho, provoca una anistropía relativamente grande, las imágenes del CMB que se ven en WMAP, etc. están con esta anistropía factorizada).

Una propiedad especial de un observador con movimiento en el Universo es que maximiza la edad del Universo, es decir, ningún otro observador puede experimentar más tiempo desde el Big Bang que un observador con movimiento (en caso de que pregunte, no hay ningún observador que minimice el tiempo desde el Big Bang). Cuando hablamos de la edad del Universo estamos hablando de la edad del Universo desde el punto de vista de un observador comóvil.

En el modelo estándar, el universo tiene el mismo aspecto para todas las ubicaciones que se mueven en el marco de reposo local. Esto incluye su edad aparente. Puedes saber si estás en el marco de reposo local si la expansión de las galaxias a tu alrededor es simétrica en todas las direcciones y el fondo de microondas también es el mismo en todas las direcciones. En pocas palabras, cualquier civilización en cualquier galaxia en el universo visible mediría la misma edad del universo que nosotros.

Sin embargo, si algún objeto lograra moverse casi a la velocidad de la luz en relación con sus marcos de reposo locales, que habrían estado cambiando continuamente durante una fracción significativa de la edad del universo, habría una dilatación del tiempo relativista y ese objeto no haber envejecido tanto como el resto del universo. Es decir, si hubiera un reloj a bordo, registraría menos tiempo transcurrido. Sin embargo, dado que hacer esto requiere aceleraciones continuas y una gran energía, ningún fenómeno natural que conozcamos podría haber experimentado esto.

Si un objeto acelera a la velocidad de la luz y luego apaga sus motores, entonces, debido a la expansión del Hubble, viajará a lugares donde, en relación con las nuevas galaxias locales, ya no se acercará a la velocidad de la luz y, por lo tanto, la dilatación del tiempo como visto por los observadores locales cae. Los cosmólogos suelen utilizar coordenadas en expansión, que se expanden en el tiempo con la escala global, para hacer los cálculos. Al expandir las coordenadas, este efecto aparece como una fuerza ficticia (que surge de la transformación del sistema de coordenadas) que actúa para amortiguar las velocidades.