¿El horizonte cósmico está relacionado con el evento Big Bang?

Respuesta corta: son diferentes.

Respuesta larga: hay una serie de sutilezas que involucran horizontes en la cosmología. Refiero a cualquiera que esté interesado en los detalles a un artículo de Davis y Lineweaver , al que he hecho referencia muchas veces en este sitio. Aquí solo me referiré a la Figura 1 de ese documento, que se muestra a continuación. Los tres marcos son iguales, siendo los dos inferiores no lineales pero reescalados convenientes del "normal" en la parte superior. (Si está familiarizado con los diagramas de espacio-tiempo, el marco inferior está relacionado conforme a la parte superior, por lo que la luz viaja en líneas rectas, que están en$45^\circ$en el panel inferior. En cualquier caso, los reescalados nunca alteran la estructura de qué regiones engloban/fronterizan qué otras.)

(Los diagramas corresponden a la cosmología de concordancia de$\Omega_\mathrm{m} = 0.3$,$\Omega_\Lambda = 0.7$, y$H_0 = 70\ (\mathrm{km}/\mathrm{s})/\mathrm{Mpc})$.)

Hay cuatro superficies diferentes de interés. La más sencilla de definir es la esfera de Hubble , que es donde la velocidad de recesión dada por la Ley de Hubble es igual a la velocidad de la luz. Sin embargo, la esfera del Hubble no significa mucho, a pesar de su enigmática definición. En relatividad general, no hay nada inusual en que las distancias propias crezcan más rápido que$c$.

Nuestro cono de luz pasado también está marcado. Esto delimita la región del universo capaz de influirnos hoy. Es decir, eventos dentro y sobre el cono de luz, y solo esos eventos, pueden originar un fotón que recibimos ahora mismo. Tenga en cuenta que puede ver más allá de la esfera de Hubble : hay eventos fuera de la esfera de Hubble que aún están dentro de nuestro cono de luz pasado. Al mismo tiempo, hay cosas dentro de la esfera del Hubble que aún no se han visto. Por lo tanto, ni el cono de luz ni la esfera de Hubble están completamente contenidos dentro del otro.

También puede preguntar de qué ubicaciones en el espacio-tiempo podremos recibir información, dado que esperamos lo suficiente. Este límite del cono de luz pasado a medida que movemos su vértice hacia el infinito futuro es el horizonte de sucesos . Esto incluye todo el cono de luz y su interior, ya que todo lo que se ve hoy ciertamente se puede ver en algún momento entre hoy y el infinito futuro. También incluye toda la esfera del Hubble y su interior, ya que si algo no retrocede más rápido que la luz en este momento, los fotones que emite eventualmente llegarán aquí.

Finalmente, está el horizonte de partículas . Tenga cuidado, ya que diferentes autores usan definiciones ligeramente diferentes. Aquí, piénsalo como una función del tiempo. En un momento particular, el horizonte de partículas es la distancia, en ese momento, al objeto más lejano que se puede ver. Tenga en cuenta que en nuestro universo, con su expansión acelerada, un objeto puede estar en este momento fuera de nuestro horizonte de eventos, por lo tanto, ya no es capaz de influirnos nunca más, mientras aún está dentro de nuestro horizonte de partículas, ya que podemos ver una versión anterior de él con luz. que se emitió cuando todavía estaba dentro de nuestro horizonte de eventos.

En resumen, "lo que podemos ver" y "lo que actualmente se aleja más rápido que la luz" son dos conjuntos diferentes de cosas. Además, desaconsejaría tratar de aplicar efectos Doppler relativistas especiales a GR. El objetivo principal del documento es mostrar todas las formas en que esto sale mal. Eche un vistazo al Apéndice B para ver una lista de ejemplos en los que los científicos se confundieron en este punto.

Es el mismo horizonte o al menos muy, muy, muy cercano. La luz que está (casi) infinitamente desplazada hacia el rojo es la luz del Big Bang. Esta es la "Radiación Cósmica de Fondo".

Piénselo de esta manera, el espacio se expande uniformemente, por lo que hay una distancia fija que siempre se aleja de nosotros a la velocidad de la luz (suponiendo una aceleración constante por simplicidad). Cosas más allá que nunca veremos. Este es el primero de tus horizontes.

Pero, ¿cuándo veremos la luz justo dentro de este horizonte? Al principio, la luz simplemente se arrastra hacia nosotros porque el espacio casi se aleja a la misma velocidad, pero eventualmente comienza a moverse más rápido hacia nosotros. La luz permanecerá más y más cerca del horizonte cuanto más cerca esté de él, porque la velocidad neta inicial hacia nosotros desciende cada vez más. Tome un punto un poco más cerca del horizonte y la luz podría permanecer en el horizonte durante otros mil millones de años.

Así que mi respuesta es que el segundo horizonte se está moviendo asintóticamente hacia el primero, nunca alcanzándolo del todo, pero ya muy, muy cerca.

Debido a que el universo se acerca a una expansión similar a la de DeSitter, eventualmente la luz emitida a más de 10 mil millones de años luz de nosotros nunca nos alcanzará.

La distancia de la luz que estamos recibiendo actualmente no es más grande que la superficie de la última dispersión del fondo cósmico de microondas, y es de unos 30 mil millones de años luz.