¿La expansión del universo aumenta con la distancia?

No estoy seguro de por qué dices que " la expansión es la misma " cuando también dices que " la expansión aumenta con la distancia ", pero no diría que "la expansión aumenta", sino que "la velocidad de recesión aumenta".

La velocidad de recesión$v$de galaxias aumenta linealmente con la distancia$d$. La constante de proporcionalidad se llama constante de Hubble.$H_0$. Así, la ley de Hubble establece que

De hecho, en realidad no vemos una velocidad en absoluto. Medimos el corrimiento al rojo de una galaxia$z$, y$z$también aumenta con la distancia, pero no linealmente. Eso es porque depende de cuánto se haya expandido el Universo desde que se emitió la luz, y la tasa de expansión cambia con el tiempo. Pero para distancias lo suficientemente pequeñas, es decir, para galaxias que no se ven tan lejos en el pasado, la relación es casi lineal, de modo que$v = cz$, dónde$c$es la velocidad de la luz.

De hecho, esto es aproximadamente cierto para unos pocos cientos de Mpc. Para distancias mayores, la relación lineal se vuelve inexacta y, en cambio, se debe aplicar un modelo cosmológico de la historia de expansión del Universo, que depende de manera no trivial de las densidades de sus diversos constituyentes.

Aceleración del Universo

El término "tasa de expansión acelerada" no se refiere al valor de$H$, sino a la velocidad a la que el factor de escala$a$— el "tamaño" del Universo — aumenta (el Universo puede o no ser infinitamente grande;$a$se normaliza de tal manera que, hoy en día,$a=1$).

Para un valor dado de$H$, conocemos la velocidad de recesión de dos puntos cualesquiera separados por cierta distancia en un momento dado . En un momento posterior, estos dos puntos habrán aumentado su distancia y, por lo tanto, según la ley de Hubble, su velocidad de recesión habrá aumentado.

Lo que era más alto en el pasado es el parámetro de Hubble$H(t)$. Ese número, en el futuro, disminuirá asintóticamente hacia un valor ligeramente menor de

La siguiente figura muestra la evolución de$a(t)$hasta$t\sim130\,\mathrm{Gyr}$. A la izquierda hay un acercamiento de la primera$20\,\mathrm{Gyr}$donde se puede ver como el Universo deceleró la primera$\sim10\,\mathrm{Gyr}$, hasta que la energía oscura comenzó a hacerse cargo de la dinámica.

Por el momento, la aceleración es bastante modesta, pero aumentará sin límites en el futuro; por ejemplo, en 50 Gyr a partir de ahora,$a\sim10$, es decir, las galaxias serán$10\times$más lejos el uno del otro, pero en 100 Gyr tenemos$a\sim150$.

Para poner el asunto en su forma más simple, imagine un globo inflado con una serie de puntos dispersos en su superficie. El globo representa el universo y los puntos son las galaxias. Infle más el globo y verá que una hormiga colocada en uno de los puntos se vería a sí misma en reposo con todos los demás puntos alejándose, y con los puntos más alejados alejándose más rápido que todos. La hormiga, por supuesto, te representa a ti, y la expansión del globo representa la expansión del universo. Una hormiga colocada en cualquier otro punto también se vería a sí misma en reposo, con tu punto alejándose de él con una velocidad proporcional a su distancia. El universo se desvía de esta analogía en la medida en que las galaxias que están muy cerca de nosotros, Andrómeda por ejemplo,