Expansión métrica del espacio: pasado, presente y futuro

Los científicos dicen que nuestro universo se está expandiendo cada vez más rápido. Esto se detectó a través del efecto de corrimiento al rojo. Las galaxias más lejanas se alejan de nosotros más rápido que las que están más cerca.

Pero, ¿cómo pueden los científicos saber que esto está sucediendo ahora? Pueden ver lo que FUE en el pasado. Como entendí, el desplazamiento hacia el rojo nos muestra lo que fue hace más de 10 millones de años si la distancia entre nosotros y la otra galaxia es de más de 10 millones de años luz.

Las galaxias más cercanas se alejan más lentamente. Pero esto FUE, digamos, hace 5 millones de años si la distancia entre nosotros y esa galaxia es de 5 millones de años luz.

La distancia entre nosotros y Andrómeda es de 2,5 millones de años luz y se está moviendo hacia nosotros (o nos estamos moviendo hacia ella).

Según tengo entendido, la velocidad de expansión se vuelve más y más lenta con el tiempo. Y Andrómeda muestra que hace 2,5 millones de años la dirección cambió a compresión. ¿Por qué dicen los científicos que la expansión se vuelve cada vez más rápida con el tiempo?

Lo siento, pero ¿cuál es la pregunta real?
Mi lógica "banana" me dice que el Universo no se expande sino que se colapsa. ¿Por qué los científicos dedujeron que el Universo se está expandiendo?
¿Por qué crees que se está derrumbando?
Las galaxias lejanas huían de nosotros más rápido. Más casi estaba corriendo más lento. Pero Andrómeda (la más cercana) corre hacia nosotros. Del pasado al presente la velocidad era cada vez más lenta. Pero hace más de 2,5 millones de años, la velocidad cambió de dirección.
El hecho de que el Universo se esté expandiendo no significa que todo se esté alejando unos de otros. Muchas otras galaxias podrían estar en curso de colisión entre sí.
Sí, las galaxias que están cerca unas de otras están cayendo unas sobre otras. ¿Por qué dices que la expansión está ocurriendo ahora? Fue hace muchos años. Podemos ver lo que fue hace muchos años. Si miramos de las galaxias lejanas a las más cercanas, miramos del pasado lejano al pasado más cercano. Desde otro lado vemos que la velocidad de las galaxias es cada vez más lenta (si miramos de las galaxias lejanas a las más cercanas). Entonces deduje que la velocidad se está desacelerando en el tiempo. ¿No es eso lógico?
hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/univacc.html tal vez alguien pueda explicar la gráfica de magnitud frente al desplazamiento al rojo en detalle. Si el universo se acelera, las supernovas parecen menos brillantes de lo que deberían (menos brillantes - magnitud más positiva)
Sí, la ley de Hubble que utiliza el corrimiento al rojo dice que la distancia es mayor de lo que es (detectado por supernova brillante). Así que el desplazamiento hacia el rojo es mayor de lo que debe ser. ¿Por qué? Efecto Doppler: las galaxias ESTABAN huyendo hace miles de millones de años. Pero no sabemos si es así ahora. "Ahora" (hace 2,5 millones de años) Andrómeda corre hacia nosotros. Entonces, más galaxia lejana, más pasado lejano. Hace muchos años, las galaxias se escapaban más rápido. Lo último que podemos ver es Andrómeda. Es "huir" en dirección opuesta. Veo aceleración negativa. ¿Ves aceleración negativa?
@Nicolai, no puede distinguir entre los sistemas vinculados gravitacionalmente, como el grupo local, y la expansión a gran escala del espacio en escalas en las que el universo puede aproximarse como homogéneo e isotrópico. Ver: en.wikipedia.org/wiki/…
Olvidémonos de Andrómeda que es parte de nuestro grupo local. Cualquiera dice que el Universo se está expandiendo ahora, pero esta proposición está basada en eventos que sucedieron en un pasado lejano (parecían Ia supernovas de galaxias lejanas). Sin Andrómeda, podemos ver que la velocidad de las galaxias que huyen disminuye al disminuir la distancia. Pero debido a la velocidad limitada de la luz, podemos decir que la velocidad disminuye con el tiempo. Galaxias más lejanas - pasado más lejano. Galaxias más lejanas - velocidad más rápida => Pasadas más lejanas - velocidad más rápida. ¿No es verdad?
La mayoría de sus preguntas están cubiertas en mi respuesta aquí: De acuerdo con la Ley de Hubble, ¿cómo puede acelerarse la expansión del Universo?

Respuestas (1)

Me parece que hay dos preguntas separadas aquí. La primera es cómo sabemos que las galaxias distantes se están alejando de nosotros cuando no podemos verlas ahora, solo podemos verlas como lo fueron hace algún tiempo. La segunda pregunta es por qué decimos que las galaxias distantes se están acelerando alejándose de nosotros.

Para responder a la primera pregunta necesitas saber un poco cómo trabajan los físicos. No es suficiente para nosotros medir las velocidades de recesión de galaxias distantes. Queremos una explicación para esas velocidades, esa es una teoría para describir cómo se mueven las galaxias. Obtenemos esta teoría comenzando con las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, haciendo algunas suposiciones ( homogeneidad e isotropía ) y resolviendo las ecuaciones resultantes para obtener una ecuación llamada métrica FLRW . Esta ecuación nos dice cómo deberían moverse las galaxias, y cuando miramos en nuestros telescopios encontramos que nuestras observaciones coinciden con las predicciones.

Así que tenemos una teoría que da las predicciones correctas de lo que una galaxia X miles de millones de años luz de distancia estaba haciendo X hace miles de millones de años luz, y dado que la teoría era correcta, asumimos que sigue siendo correcta hoy. Es por eso que nos sentimos seguros al decir lo que están haciendo las galaxias distantes en este momento, aunque no podamos verlas haciéndolo.

La segunda pregunta sigue a la primera, porque la aceleración de la expansión del universo también se explica por la métrica FLRW, más o menos.

La métrica FLRW contiene algunos parámetros ajustables. La más obvia es la densidad de la materia en el universo, pero también hay un parámetro ajustable llamado constante cosmológica y una constante cosmológica distinta de cero provocará una aceleración en la tasa de expansión. Es importante tener claro que (por el momento) la constante cosmológica es solo un parámetro y no tenemos una teoría para decir cuál debería ser su valor. Tenemos que comparar las observaciones con las predicciones de la métrica FLRW y elegir el valor de la constante cosmológica que coincida. Cuando observamos qué tan lejos están las galaxias distantes, encontramos que para que la métrica FLRW coincida con el experimento, necesitamos una constante cosmológica distinta de cero, y así es como sabemos que la expansión se está acelerando.