¿Hay corrimiento al rojo cosmológico dentro de la Vía Láctea?

El corrimiento al rojo cosmológico se basa en la idea de que el universo se está expandiendo. Cuando el universo duplica su tamaño o factor de escala, la longitud de onda de la luz se duplica. Pero la Vía Láctea no se está expandiendo, así que supongo que no hay un corrimiento hacia el rojo cosmológico dentro de la Vía Láctea. Por supuesto, existe el corrimiento al rojo Doppler.

Habiendo visto las primeras 5 respuestas, que parecen confirmar mi suposición, ahora voy a agregar un corolario. El efecto Doppler no tiene casi nada que ver con el desplazamiento hacia el rojo cosmológico, fuera de nuestro cúmulo local de galaxias. ¿Eso también es correcto? Lo que hace que el Hubble tenga mucha suerte.

Respuestas (5)

Tu conjetura es correcta. Los constituyentes de la Vía Láctea y también las galaxias enanas cercanas como las nubes de Magallanes forman un sistema ligado gravitacional y, por lo tanto, visto como un solo sistema, se ha desacoplado del flujo de Hubble. Esto sucedió porque la densidad de energía promedio dentro de este sistema en un momento de la historia cosmológica se volvió mucho mayor que la densidad de energía promedio del universo (se pueden consultar las reseñas sobre la formación de estructuras para obtener más detalles). (Por supuesto, todo el sistema sigue siendo parte de la expansión en el sentido de que la distancia a las galaxias lejanas aumenta). Por lo tanto, no se observa un corrimiento al rojo cosmológico dentro de este sistema, por ejemplo desde la Tierra, para ninguna estrella dentro u otros componentes de estos. galaxias

"Los constituyentes de la Vía Láctea, e incluso galaxias enanas cercanas..." probablemente incluso galaxias cercanas (por ejemplo, M31). AFAIK, los cúmulos de galaxias todavía están unidos por la gravedad, por lo que no debería haber ningún desplazamiento al rojo cosmológico.
@Jonas Probablemente tengas razón, teniendo en cuenta que M31 incluso se acerca a la Vía Láctea. No estaba seguro de cuáles son los objetos más distantes que todavía están unidos gravitacionalmente a la Vía Láctea. Podría ser todo el cúmulo de galaxias; pero decidí simplemente decir de lo que estaba absolutamente seguro. :-)

Incluso si la Vía Láctea se está expandiendo con el flujo del Hubble (y la mayoría de los cosmólogos creen que no es así), la expansión sería difícil de medir.

El tamaño de la Vía Láctea d es aproximadamente 10 21 metro .

Usando

v = H d

con la constante de Hubble en unidades SI de aproximadamente 2 × 10 − 18 s − 1

significa que incluso una estrella muy lejana, en la Vía Láctea, tendría un desplazamiento hacia el rojo correspondiente a un movimiento de aproximadamente 2000 metro s − 1 . Sin embargo, las velocidades peculiares de las estrellas son típicamente cien veces más altas que esto, por ejemplo, se cree que el sol se mueve en relación con la Vía Láctea en 250 kilómetros s − 1 .

Los desplazamientos al rojo cosmológicos se utilizan para determinar las distancias de las estrellas, etc., que están lo suficientemente lejos como para ignorar las velocidades peculiares.

Sería interesante ver los resultados de un experimento futuro que intentara "promediar" los movimientos peculiares de millones de estrellas dentro de la Vía Láctea, para ver si hay un corrimiento al rojo cosmológico.

Parece que por el momento el consenso entre los cosmólogos es que no existe.

De hecho, esto sería fácil de medir. una expansión de 2 km/s sería un efecto enorme. Velocidad peculiar no es el término correcto para lo que es 100 veces más grande que esto: esa es una velocidad orbital que está citando. Se puede ver una expansión perpendicular a eso, donde las "velocidades peculiares" son más como 10 km/s para el movimiento radial o perpendicular al plano de la Galaxia.
@ProfRob Hay más en el movimiento que el modelo orbital simple. Los datos más recientes de GAIA también muestran componentes radiales altos . así como patrones en las dispersiones de velocidad".
Una expansión sistemática de 2 km/s de estrellas a lo largo de la galaxia sería fácil de detectar. La mayoría de las estrellas en el disco de la Vía Láctea tienen órbitas casi circulares y velocidades radiales pequeñas.
@ProfRob Una referencia sería de interés, si se ha realizado esta medición fácil, y presumiblemente pone límites a cualquier expansión o contracción general de la Vía Láctea
Punto justo. No puedo encontrar fácilmente nada. Pero dado que las precisiones típicas de la velocidad de la línea de visión por estrella de Gaia son de 2 km/s, y podrías tener miles y miles de estrellas en una muestra en, digamos, una línea de visión fuera de la galaxia, todas las cuales tendrían distancias. Si la dispersión sigma fuera de 10 km/s, debería ser detectable un gradiente sistemático de 0,075 km/s por kpc dadas las velocidades distribuidas entre 10 y 20 kpc. Pero si las distribuciones tuvieran varias asimetrías dependientes de r, esto podría ser difícil. Retiro mi objeción y sugiero que podría ser medible.

No hay.

La expansión cosmológica (y por lo tanto el corrimiento al rojo) son causados ​​por la relatividad general. Entendemos esto a través de la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, que describe un universo homogéneo e isotrópico.

Pero puedes notar que el Universo no parece homogéneo o isotrópico. Algunas partes son más densas que otras, como las galaxias. Y cuando miras a tu alrededor, incluso podrías argumentar que las galaxias no son exactamente iguales, por lo que no puede ser isótropo.

Pero si miras el Universo desde el punto de vista de una enorme criatura Gigaparsec (1000x más grande que los sistemas galácticos Megaparsec), las galaxias y las heterogeneidades parecen arena en una playa (somos 1000x más grandes que granos milimétricos), o átomos en el aire. . Esta es una forma de ilustrar que a una escala lo suficientemente grande, el Universo parece homogéneo e isotrópico, y puede ser bien descrito por la métrica FLRW.

La expansión cosmológica del Universo depende de suposiciones, y esas suposiciones son válidas a gran escala, pero no a pequeña escala. Por lo tanto, la predicción de la relatividad general es que habrá expansión en aquellas grandes escalas donde esas suposiciones sean ciertas, pero no necesariamente expansión en las pequeñas escalas donde estas suposiciones no sean ciertas. Y si tuviera una computadora lo suficientemente grande como para simular las ecuaciones de la relatividad general en la Vía Láctea, no encontraría el corrimiento al rojo cosmológico (cree la mayoría de los cosmólogos).

Si todo se expandiera con la expansión del Big Bang, estrellas entre sí, sistemas planetarios, sistemas atómicos, sistemas nucleares no habría posibilidad de medir la expansión, porque las unidades que los científicos usan para medir también estarían cambiando (sin que podamos percibirlo) siguiendo la expansión.

La hipótesis que permite medir una expansión es que los estados ligados de las cuatro fuerzas conocidas, no pueden ser afectados por la expansión. Esto permite tratar las galaxias, y las estrellas dentro de ellas, como estados ligados gravitacionales, sin cambiar de tamaño, y permite la expansión y los desplazamientos infrarrojos que se miden.

Entonces no es una cuestión de consenso y creencias, es un axioma inevitable en el modelo, el Big Bang, que se ajusta a los datos observados. De momento está validado por todas las observaciones conocidas. Así, la hipótesis se extiende a los estados ligados de las otras tres fuerzas, que ligan con más fuerza que la gravedad.

Tal vez las observaciones y mediciones futuras podrían mostrar discrepancias con esta hipótesis, entonces tendría que usarse un Big Bang modificado, aunque creo que el argumento de "cómo se podría observar cualquier cambio cuando cambian las unidades" tendrá que abordarse.

Encuentro tu respuesta confusa. ¿Cuál es esta 'hipótesis' que dices que sugiere que 'los estados ligados de las cuatro fuerzas conocidas no pueden verse afectados por la expansión'? Las mismas ecuaciones, derivadas en el contexto de GR, que describen la expansión del universo, nos dicen que las partes del universo con una densidad de energía mucho más alta no participarán en la expansión, sino que colapsarán, mientras que la gravedad y el electromagnetismo se toman en cuenta. Cuenta cuéntanos cómo algunos de estos objetos colapsados ​​pueden formar estrellas. Entonces, ¿dónde está la necesidad de cualquier hipótesis que 'se extienda a los estados ligados de las otras tres fuerzas'?
Lo que quiero decir es: su respuesta parece sugerir que, si bien GR / cosmología podría explicar la expansión del universo, se necesita una hipótesis adicional para explicar por qué la galaxia, el sistema solar, la Tierra, etc. no expandir Pero este no es el caso. NO es un 'axioma' del modelo del Big Bang que 'los estados ligados no se ven afectados por la expansión', y esto tampoco se postula para ajustarse a las observaciones (ya que no se postula ). Todo lo contrario: que los 'estados ligados' como la Galaxia no participen en la expansión es una predicción inevitable de la teoría.
Nota de @Koschi "no participará en la expansión", esta no es una forma general, sino particular, de que algunos asuntos se unen. No es una predicción de la teoría de que después de que se unen no hay expansión. Mi argumento es que si todo se expandiera, no habría forma de saberlo debido a las definiciones de nuestras medidas. Tengo que afirmar axiomáticamente en la teoría que lo que se ha fusionado en un estado ligado ya no se expande.
Lo siento, pero tengo que estar en desacuerdo contigo. Es una predicción de la teoría de que las regiones sobredensas, que comenzaron como pequeñas fluctuaciones de la densidad de energía homogénea, formarán objetos vinculados gravitacionalmente y, por lo tanto, se desacoplarán de la expansión. Mire, por ejemplo, aquí: arxiv.org/pdf/astro-ph/9403011.pdf ¿Qué más deberíamos querer decir con 'ligado gravitacionalmente'? Por supuesto, si TODO, es decir, incluso los átomos, se expandiera de manera uniforme, no podríamos notarlo (lo que lo haría no físico de todos modos, supongo). Pero no conozco ninguna teoría que asuma esto.

Para una discusión técnica de este tipo de tema, con numerosas referencias a otros trabajos, ver "Sobre la influencia de la expansión cosmológica global en la dinámica local en el Sistema Solar" https://arxiv.org/abs/gr-qc/ 0602098

y

"La influencia de la expansión cosmológica en los sistemas locales" https://arxiv.org/abs/astro-ph/9803097 .

Estos documentos discuten los problemas de definir medidas dentro de la relatividad general y muestran que la expansión cosmológica general tiene efectos extremadamente pequeños (pero no cero) en la escala del sistema solar.

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