Al ver las conferencias de cosmología, parece que el espacio entre las galaxias se está expandiendo a un ritmo acelerado, mi pregunta es, ya que es el espacio el que se está (expandiendo aceleradamente), ¿la relatividad especial no se aplica en este caso? en otras palabras, dado que no es nada que se esté acelerando con la distancia relativa, ¿en algún momento las galaxias que están lo suficientemente alejadas entre sí se separarían más rápido que la velocidad de la luz?
Tenga en cuenta que no estoy preguntando si las galaxias se moverían más rápido que la velocidad de la luz, sino si la tasa de expansión del espacio sería más rápida que la velocidad de la luz, por lo que, en efecto, cada galaxia sería como si estuviera detrás de un horizonte de eventos donde incluso la luz ¿no puede escapar?
En caso afirmativo, ¿hay un nombre para tal horizonte de eventos causado por la expansión del espacio exterior en lugar del horizonte de eventos de un agujero negro convencional causado por la expansión del espacio dentro del horizonte de eventos?
¿Cómo se podría diferenciar entre un horizonte uniforme de un agujero negro y un horizonte uniforme galáctico causado por la expansión acelerada del espacio exterior? (No estoy seguro de si los conceptos de interior y exterior siguen siendo significativos en tales casos)
En realidad, cualquier expansión uniforme del Universo, por pequeña que sea, a distancias lo suficientemente grandes hará que las galaxias allí, que están localmente en reposo, se alejen de nosotros más rápido que la velocidad de la luz. No importa cuán lenta sea la expansión, ¡siempre y cuando sea uniforme en todo el espacio!
Esto no viola ninguna ley de la física; La relatividad especial lo prohíbe, pero la relatividad especial se basa en una geometría de espacio-tiempo de Minkowski que es solo una aproximación válida localmente (algo así como la aproximación de la tierra plana solo es válida localmente). Puede pensar en ello como pasas en una masa creciente: la expansión de la masa puede hacer que dos pasas lejanas se aleje una de la otra a una velocidad superlumínica, pero nada puede viajar de una pasa a otra más rápido que la luz.
Es importante señalar que la distancia a la que el Universo se aleja de nosotros a la velocidad de la luz no es un horizonte. Podemos ver mucho más allá de eso. Esto se debe a que la expansión del Universo se está (o mejor dicho, se ha estado) desacelerando, lo que significa que la esfera de Hubble se está moviendo hacia afuera. Los fotones emitidos desde una región de, digamos, , se moverá localmente en hacia nosotros, que todavía se aleja de nosotros por . Esto lo llevará a regiones que se alejan aún más lentamente de nosotros, etc., hasta que ingrese a la Esfera de Hubble, donde comenzará a moverse hacia nosotros. Por lo tanto, muchas de las galaxias que vemos hoy se están alejando de nosotros más rápido que la luz, ¡y siempre lo han hecho!
Pero hay un horizonte, o mejor dicho, hay dos: el horizonte de partículas y el horizonte de eventos. El horizonte de partículas es la distancia desde la cual la luz emitida en ya nos puede haber llegado. Esto continuará creciendo para siempre, y actualmente se encuentra a unos 46 mil millones de años luz de distancia. Pero el horizonte de partículas se está desplazando cada vez más hacia el rojo, creando un efecto de dilatación del tiempo, lo que significa que, si bien no hay límite en cuanto a qué tan lejos podremos ver, hay un límite de tiempo en cuanto a cuánto podemos ver. En el horizonte de partículas, básicamente solo podemos ver lo que sucedió en , el propio Big Bang, que en la práctica significa el Fondo Cósmico de Microondas que se emitió unos 380.000 años después.
La dilatación del tiempo también significa que hay un límite en el que la luz que se emite en un momento determinado, por ejemplo, ahora, podrá alcanzarnos. Este límite se llama horizonte de sucesos , y ese se aleja de nosotros en distancia absoluta, pero se acercaa nosotros en la llamada distancia de co-movimiento. Esto significa en la práctica que el horizonte se está moviendo hacia afuera más lento que la expansión del Universo, por lo que las galaxias cercanas "escaparán" de él. Lo que esto significa no es que ya no podamos ver estas galaxias, sino que su historia, tal como la vemos, se ralentizará y eventualmente se detendrá a medida que su corrimiento hacia el rojo se acerque al infinito, comparable a cuando algo cae en un Agujero Negro. El horizonte de sucesos sería el mismo que el de la Esfera de Hubble en la Relatividad Especial, pero en la Relatividad General que rige nuestro Universo, no lo es. El horizonte de eventos también es (¡muy!) diferente de nuestro horizonte de partículas.
En resumen:
Sí, de hecho, en las circunstancias que describe, se forma un horizonte, y se llama horizonte de eventos cosmológicos . Buscar este término en Google encontrará muchos artículos sobre el tema, aunque por una vez Wikipedia me ha defraudado y no tiene un buen artículo sobre el tema. Sin embargo, cada galaxia no estaría detrás de su propio horizonte ya que los grupos de galaxias tienden a estar unidos gravitacionalmente. Por ejemplo, la Vía Láctea permanecería unida a Andrómeda y una docena de galaxias más pequeñas.
Su pregunta sugiere que piensa en este horizonte como una especie de caparazón que impediría que los extraños miraran hacia la galaxia detrás del horizonte, pero en realidad es al revés. El horizonte de eventos cosmológico es como un caparazón que nos impide mirar hacia afuera. En este sentido, es lo opuesto a un agujero negro que nos impide mirar hacia adentro.
Una nota al pie rápida: tuve otro Google y encontré http://www.mso.anu.edu.au/~charley/papers/DavisLineweaver04.pdf , que parece una lectura interesante sobre el tema.
Eduardo