¿Por qué el flujo del Hubble no lleva consigo fotones?

Tengo esta pregunta ingenua. Sabemos que la expansión del universo "se lleva" o "lleva" consigo las galaxias, separándolas, pero esto no se aplica a los fotones. Mi conjetura es que tiene que ver con el hecho de que los fotones no tienen masa (es decir, siempre se mueven con c), pero no estoy seguro y me gustaría una explicación o comprensión más física.

¿ Por qué dices "esto no se aplica a los fotones" ? De astronomy.stackexchange.com/a/39379/16685 "La galaxia observada hasta ahora más distante, GN-z11 , tiene un corrimiento al rojo de z = 11.09 . Era sólo 2.7 GRAMO yo y r de nosotros cuando emitía la luz que vemos hoy, pero en el 13.4 GRAMO y r tardó la luz en llegar hasta nosotros (la mayor parte de la edad del Universo), GN-z11 se alejó a una distancia actual de 32.2 GRAMO yo y r !"
Gracias, buena manera de verlo!

Respuestas (1)

La expansión no es una fuerza misteriosa que "transporta" las galaxias. Existe una idea errónea muy común de que lo es, pero no es cierto. La expansión es solo el movimiento de recesión de las galaxias y otra materia.

La luz sí participa en la expansión. Aunque se mueve a una velocidad constante (y, por lo tanto, no puede moverse con las galaxias como observaste correctamente), aún se adelgaza con el tiempo. Esto es contrario a la intuición, pero sucede incluso en un modelo cosmológico relativista especial (el modelo de Milne, que es un caso especial de la cosmología FLRW). Si piensas en el Big Bang como una explosión de bombillas, las bombillas que ves de una era particular en la historia del universo tienen velocidades relativas cada vez más altas a medida que pasa el tiempo (dado que la luz de las bombillas más cercanas y más lentas ya ha alcanzado y pasado), y por lo tanto están más desplazados hacia el rojo y, por lo tanto, emiten fotones a una tasa más baja (ya que el desplazamiento hacia el rojo afecta la tasa percibida de cada proceso). Entonces, los fotones reliquia de una era particular de la historia del universo se desplazan más hacia el rojo y se vuelven menos densos a medida que pasa el tiempo.

Usted dice que "la expansión es solo el movimiento de recesión de las galaxias y otra materia". Esto es fundamentalmente erróneo en dos niveles. En primer lugar, está fusionando la observación (recesión) con la causa subyacente (expansión métrica del espacio). En segundo lugar, la expansión del espacio NO se debe a una "explosión" del Big Bang, es un cambio en la escala de la métrica del espacio-tiempo.
@ChappoHasn'tForgottenMonica Como dije, es un error muy común. Sé que Davis & Lineweaver se lo perdieron; no son infalibles. Como es habitual en GR, es el resultado de tratar las coordenadas como si tuvieran un significado físico. Es lo mismo que lleva a la gente a pensar que lleva una eternidad cruzar un horizonte de sucesos, etc. El modelo de Milne es una buena fuente de contraejemplos a los conceptos erróneos sobre la cosmología, como lo son las coordenadas de Rindler con los horizontes de sucesos. En el modelo Milne a ( t ) t , pero es solo espacio de Minkowski. Puede mostrar que los desplazamientos al rojo cosmológicos y SR son iguales, etc.