Si el espacio mismo se está expandiendo, ¿por qué tendría algún efecto sobre la materia (separando galaxias distantes)?
El espacio es "nada", y si "nada" se vuelve "nada" más grande, sigue siendo una "nada" que no debería interactuar con la materia de ninguna manera (no tiene masa, energía, etc.).
La gravedad no tiene una distancia de corte afaik, por lo que incluso las galaxias más distantes deberían atraerse entre sí. La fuerza de gravedad sería muy, muy pequeña, pero aun así dominaría "nada" de la expansión espacial.
Consideremos la inercia del Big Bang. La inercia sería la fuerza principal que aleja a las galaxias en comparación con su diminuta gravedad y la fuerza aún más diminuta, si es que la hay, de nuestra "nada" que todavía se está expandiendo en el medio. ¿No se desaceleraría la expansión si fuera impulsada principalmente por la inercia?
El espacio en realidad tiene energía , energía de vacío. Ha sido demostrado por varios experimentos y puede ser explicado por la Mecánica Cuántica. Así que más espacio significa más energía. Aunque probablemente no se pueda usar para hacer trabajo, actúa para aumentar la expansión. Consulte la página de wikipedia para obtener más información.
Aunque las galaxias son masivas, están muy lejos y, por lo tanto, la aceleración resultante entre sí es débil. Si el espacio entre las galaxias se expande a un ritmo más rápido que su atracción mutua; las galaxias se separarán.
Imagina a un jugador de fútbol corriendo de una zona de anotación a la otra lo más rápido que pueda. Sin embargo, la distancia entre las zonas de anotación se duplica cada 4 segundos. Las zonas de anotación no se mueven; el espacio entre ellos está creciendo. No hay forma de que el jugador pueda esperar alcanzar su objetivo. En poco tiempo no sería capaz de ver el otro extremo.
Lo que da miedo es que esto no solo va para el campo sino para todo. El propio jugador sería desgarrado a medida que las partes de su propio cuerpo se alejaran más y más. Si el espacio se expandiera lo suficientemente rápido, las fuerzas de atracción que mantienen juntos a los agujeros negros o incluso a los átomos no serían suficientes. Esto es lo que comúnmente se conoce como Big Rip.
Afortunadamente, la expansión es lo suficientemente lenta como para que solo las galaxias "distantes" se estén alejando unas de otras. Las fuerzas gravitatorias en un sistema solar o una galaxia son más que suficientes para resistir la expansión. Cuanto mayor sea la escala del sistema, más expansión tendrá que jugar.
Cuando hablamos de expansión no estamos hablando de objetos que se alejan debido a sus grandes velocidades contra un fondo estático.
Lo que estás describiendo es como canicas en una cuadrícula. Las canicas se alejan más debido a sus velocidades relativas a la cuadrícula que apunta en direcciones opuestas.
En cambio, la expansión es como la red que crece en escala. Esto afecta las distancias entre las canicas independientemente de sus velocidades; por eso observamos que todos los objetos lejanos se alejan de nosotros. Si no fuera por la expansión, esperaríamos una distribución más aleatoria. Es solo a escalas más pequeñas donde la expansión es un factor menor que podemos ver objetos moviéndose hacia nosotros, como la galaxia de Andrómeda.
No nos estamos alejando en ningún sentido del centro del universo. La idea del Big Bang y la inflación es que no solo todo, materia y energía; pero todo estaba contenido en el Big Bang.
Realmente no. La relatividad general nos dice que el espacio-tiempo es una entidad viva real que responde a lo que hace la materia y la materia responde a la forma en que se curva el espacio-tiempo. O como dijo John Wheeler : "la materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse, y el espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse". Para una introducción a la relatividad general, puede comenzar en este artículo de wikipedia .
Estás hablando simplemente de la gravedad newtoniana clásica. Pero no es así como funciona la gravedad a gran escala. A gran escala, la gravitación es sólo una apariencia provocada por el hecho de que el espacio-tiempo es curvo. Si está curvado de cierta manera, la apariencia es que los objetos se atraen entre sí. Como esto:
Pero a gran escala, estas deformaciones locales atractivas son completamente insignificantes. Cuando tomas en cuenta el espacio-tiempo completo, se curva de manera diferente (más sobre esto en la última sección). Y lo importante es que el espacio-tiempo se expande (como cuando inflas un globo). Debido a que se expande, las distancias entre dos puntos cualesquiera se hacen más grandes y parece que todo se está alejando de ti. Entonces, la gravitación es en realidad una fuerza repulsiva a gran escala (o al menos, puede serlo; vea nuevamente la última sección para una aclaración).
Hay muchas soluciones de las ecuaciones de Eistein. Algunos de ellos son estacionarios, algunos de ellos se están expandiendo (ya sea a un ritmo acelerado o desacelerado), algunos de ellos vuelven de la expansión a la retracción. Ahora bien, cuál de estas soluciones es la correcta depende de las condiciones precisas en (o más precisamente poco después) del Big Bang.
Una parte importante de la comprensión teórica actual de la expansión del espacio-tiempo es que la constante cosmológica es distinta de cero y esto es lo que acelera la expansión. La imagen completa sobre el contenido de materia de nuestro universo y su relación con la expansión del universo se llama Lambda-CDM (Lambda es un alias para la constante cosmológica y CDM es una materia oscura fría, que constituye la mayor parte de la materia en el universo). Ahora bien, la constante cosmológica también se llama energía oscura . Pero actualmente no se sabe mucho sobre estos asuntos y los principales problemas conceptuales en la cosmología y la física teórica moderna tienen que ver con la naturaleza de la constante cosmológica.
De hecho, creo que te han engañado. Por lo general (en mi experiencia) cuando la gente dice que el espacio se está expandiendo, lo que quieren decir es que el universo se está expandiendo, pero eso solo significa que los objetos en el universo se están separando más (o, en el caso de una masa/energía continua). distribución, que la densidad está disminuyendo con el tiempo). Esto es lo que el factor de escala cosmológico es para: describe el cambio en la distancia entre dos objetos (como las galaxias) cuyo movimiento está sujeto únicamente a interacciones a gran escala.
Ahora porque es parte de la métrica, que especifica la distorsión (o "curvatura") del espacio-tiempo, es fácil pensar que este factor de escala caracterizaría la expansión del espacio mismo. Pero creo que esa es la interpretación incorrecta, o al menos una interpretación confusa. El factor de escala realmente solo se relaciona con distancias medibles entre objetos. Entonces, en lugar de tratar de descubrir qué significa que el espacio se expanda, solo piense en las cosas que se separan más.
Continuando, tienes razón al decir que, si las cosas se comportan de la manera que intuitivamente esperaríamos, la expansión del universo debería estar desacelerándose debido a la atracción gravitatoria. Pero las mejores observaciones experimentales que conozco muestran que es todo lo contrario: la expansión se está acelerando. A menos que esté preparado para argumentar que los experimentos se realizaron o interpretaron incorrectamente, eso significa que debe estar sucediendo algo no intuitivo.
Todavía hay mucho debate sobre qué podría estar acelerando la expansión del universo. Sea lo que sea, los cosmólogos la llaman energía oscura (en la época de Einstein la llamaban la "constante cosmológica"), pero nadie tiene una explicación satisfactoria de por qué existe esta energía oscura, o cuáles podrían ser sus propiedades, aparte del hecho de que acelera la expansión del universo. Esta es una de las mayores preguntas abiertas en la cosmología moderna.
Malabarba
Inertia would be the primary force
. Puedo decirte que sabes de lo que estás hablando, y no te refieres a la fuerza newtoniana en esa oración, pero te sugiero que cambies la fuerza a algo como factor porque los nuevos estudiantes realmente tienden a pensar que la inercia es en realidad una fuerza.