¿Por qué cada galaxia se está alejando de cualquier otra galaxia a escala astronómica? ¿Por una explosión o por la creación de espacio?

Esto es un poco complicado, en realidad. Se podría decir que la razón por la que todo se está alejando de todo lo demás es la expansión del espacio. Pero también podría argumentar que la razón por la que decimos que el espacio se está expandiendo es que todo se está alejando de todo lo demás; después de todo, ¿qué significa que el espacio se expanda, aparte de que las distancias entre los objetos se hacen más grandes?

Tenemos una descripción matemática perfectamente clara de la expansión cósmica. Se centra en el hecho observacional de que la distancia entre dos objetos a escalas suficientemente grandes (cúmulos y supercúmulos de galaxias, no átomos o estrellas) se describe mediante la ecuación

El factor de escala$a(\tau)$cambios en el tiempo de una manera determinada por ecuaciones cosmológicas, básicamente relatividad general con alguna métrica particular. (La métrica FLRW es un ejemplo artificial). Esto nos permite determinar sin ambigüedades cómo cambia la distancia entre dos objetos con el tiempo. Pero si interpretas ese cambio en la distancia como una consecuencia de la expansión del espacio, o de la creación del espacio (aunque realmente no me gusta esa interpretación), o simplemente como la expansión del espacio mismo, es hasta cierto punto una cuestión de terminología. .

Sin embargo, la inercia definitivamente no es responsable. La inercia es un buen concepto para aplicar cuando hablas de objetos de pequeña escala, donde puedes ignorar los efectos de la gravedad; esto le permite tener marcos de referencia localmente inerciales en relatividad general. Pero no hay marcos de referencia inerciales globales ; informalmente, no se puede extender continuamente el concepto de inercia en la superficie de la Tierra a, digamos, la superficie de una estrella de neutrones, y ciertamente no a todo el universo.

Lectura adicional: ¿Por qué la expansión del espacio afecta la materia? y muchas otras preguntas sobre cosmología en este sitio.

¿Puedo recomendarle que vea las conferencias de Sir Roger Penrose, Geometría del espacio-tiempo y una nueva cosmología y Antes del Big Bang ?

Y también le recomiendo que vea las conferencias del profesor Leonard Susskind sobre cosmología .

La forma correcta de pensar en esto es que se está creando espacio entre las galaxias y por eso parece que se están alejando de nosotros. Del mismo modo, desde el punto de vista de cualquier otra galaxia, también parecería que nos estamos alejando de ellas.

La actual expansión acelerada del universo lo hace aún más claro. Si el Big Bang fuera como una explosión, se esperaría que los fragmentos se ralentizaran por su gravedad mutua, pero en cambio, la energía oscura está causando que la tasa de expansión aumente, por lo que no puede ser el escenario de la explosión.

La opinión estándar es que la singularidad del Big Bang habría llenado todo el espacio en$13.7\pm0.2$hace mil millones de años. Dado que actualmente no entendemos cómo manejar las singularidades, realmente no podemos hablar de eso. Sin embargo, en cualquier momento después del Big Bang, todo el universo se habría llenado con una temperatura muy alta y una densidad de energía alta y el espacio se habría estado expandiendo muy rápidamente. A medida que pasa el tiempo, la tasa de expansión disminuiría hasta hace poco (los últimos miles de millones de años), cuando habría comenzado a aumentar nuevamente debido a la energía oscura.