¿Es el diámetro del universo observable una cantidad relativa?

Si el observador siempre se ha estado moviendo a gran velocidad, entonces sí, medirá un valor diferente al tuyo. Pero si él/ella acelerara a una velocidad alta en este momento, obtendrías el mismo resultado.

La razón es que el radio del Universo observable se define como la distancia que la luz ha tenido tiempo de recorrer desde el Big Bang, y eso no depende de tu velocidad instantánea.

Sin embargo, si un observador comenzó a moverse a, digamos, 0,866 veces la velocidad de la luz cuando nació el Universo, entonces, en el marco de referencia de ese observador, el Universo solo sería$\sqrt{1 - 0.866^2} =$1/2 de la edad medida por usted, es decir, 6,9 Gyr. A esta edad, el radio del Universo observable era de sólo ~39 Gly, es decir, ~0,8 veces el valor actual.

Tenga en cuenta que para que este resultado sea exacto, el observador tendría que acelerar lentamente. La razón es que en un Universo en expansión, una determinada velocidad "peculiar" wrt. la materia circundante disminuirá lentamente, porque el sistema de coordenadas comomóvil se expande con el Universo. Por ejemplo, un observador que comienza con$v = 0.866c$en el momento en que se liberó el fondo cósmico de microondas, 380 000 años después del Big Bang, hoy solo se movería a 80 km/s si no siguiera acelerando.

Si el observador fuera inteligente, probablemente se daría cuenta de que no vive en un universo asimétrico donde toda la materia parece estar girando a una velocidad cercana a la de la luz, sino que el Universo es bastante isótropo, pero de alguna manera había adquirido una alta velocidad con respecto a todo lo demás. Entonces sería posible deducir la edad "verdadera" del Universo.

¿Qué vería un observador si se moviera casi a la velocidad de la luz? Verían que las distancias a lo largo de la dirección del movimiento parecen más cortas, pero las distancias perpendiculares a esa dirección parecerían normales (es decir, lo mismo que los observadores en el marco inmóvil). " Sin movimiento ", dices enojado. "Todo movimiento es relativo. ¿Cómo puede haber un marco inmóvil?" Bueno, hay un marco especial relativo a la media de toda la masa en el universo visible y en este marco la radiación de fondo de microondas es uniforme en todas las direcciones del cielo. Este es un marco natural que no se mueve (y no gira) para hacer cosmología llamado marco comóvil.

Ahora volvamos al cuadro en movimiento. Allí, uno observa todas las galaxias cercanas en la dirección del movimiento como desplazadas hacia el azul y todas las galaxias cercanas detrás como desplazadas hacia el rojo. Por lo tanto, la Ley de Hubble sería una función de dirección y sería bastante complicada a menos que se hicieran todas las correcciones relativistas apropiadas. Si los observadores no supieran la relatividad y simplemente corrigieran la Ley de Hubble de acuerdo con las velocidades medidas y las medidas de distancia independientes de la velocidad, concluirían que el universo tiene la forma de un elipsoide achatado (demasiado corto en una dirección y correcto en la otra). 2 direcciones, desde nuestro punto de vista). Pero, de hecho, para ellos en realidad es esa forma y en realidad pueden viajar más rápido entre estrellas y galaxias en esa dirección que nosotros (al menos en su dirección hacia adelante). Por supuesto,

También observarán un Fondo de Microondas que es un poco más cálido en una dirección y más frío en la dirección opuesta y 2.7K en el círculo entre estos. Si conocen la relatividad entenderán por qué es así y por qué la densidad de las galaxias es mayor en una dimensión y por qué la Ley de Hubble es tan complicada. Pero sí, su universo será, en un sentido real, más pequeño (en una dimensión) que el nuestro.

Todas las galaxias tienen algún movimiento en el marco de comovimiento y esto se llama velocidad peculiar. La Vía Láctea está siendo atraída hacia la galaxia de Andrómeda a aproximadamente 50 km/s y todo el Grupo Local es atraído hacia el Cúmulo de Virgo (el centro del Supercúmulo Local) a 100 - 200 km/s. Las galaxias en el cúmulo de Virgo tienen una dispersión de velocidad de 700 km/s, por lo que algunas se mueven a aproximadamente el doble. Y una gran región alrededor se mueve a ~ 500 km/s debido a los supercúmulos a grandes distancias. Pero, dado que estas velocidades peculiares tienden a sumar menos de 2000 km/s, ninguna raza alienígena alcanzará velocidades relativistas a menos que estén en una nave espacial de su propio diseño.

Un problema más. En la escala de tiempo de mil millones de años o varios, este marco en movimiento se moverá a una ubicación en el espacio que se mueve a una velocidad similar y se fusionará con el marco inmóvil (pero en expansión). Entonces, lentamente, su universo achatado se está transformando en uno esférico, a menos que tengan un medio para acelerar continuamente.