¿Puede la Esfera de Hubble alguna vez extenderse sobre el horizonte de eventos cósmico?

Estoy luchando por reconciliar el volumen del Hubble con la idea de un horizonte de eventos cósmico .

Según tengo entendido, el volumen del Hubble aumenta con el tiempo porque la constante del Hubble está disminuyendo. Esto debería permitir que los fotones emitidos en las regiones superluminales entren en el volumen del Hubble y se vuelvan subluminales.

El horizonte de eventos cósmico, tal como lo entiendo, es el punto donde cualquier luz emitida más allá del horizonte de eventos cósmico nunca llegará a la Tierra.

Entonces, ¿puede una galaxia emitir luz que pueda alcanzarnos, pero luego pasar sobre el horizonte de eventos cósmico, de modo que cualquier luz que emita después de este punto nunca nos alcance? Y, si el diámetro del volumen del Hubble está aumentando, ¿por qué no puede alcanzar el horizonte de sucesos cósmico, permitiendo que la luz en esta región viaje ahora de forma sublumínica?

En particular, sobre los objetos que se mueven dentro y fuera de los horizontes, este u otros materiales de los mismos autores deberían ser lo que está buscando. arxiv.org/abs/astro-ph/0310808

Respuestas (1)

No, la esfera de Hubble nunca puede extenderse sobre el horizonte de eventos cósmicos; solo puede aproximarse asintóticamente a él.

La esfera de Hubble es la región dentro de la cual las galaxias (y otras cosas) se alejan de nosotros más lentamente que la luz. El horizonte de eventos es la región fuera de la cual ninguna luz puede llegar a nosotros. Si la esfera de Hubble se extendiera más allá del horizonte de eventos, significaría que existe una región en el espacio-tiempo que retrocede subluminalmente , pero que nunca podríamos ver. Pero siempre hemos sido, y siempre seremos, capaces de ver la luz desde las regiones subliminales.

Sin embargo, una galaxia puede cruzar el horizonte de eventos, de modo que ya no puede emitir luz que podamos ver. Esto se ve más fácilmente en coordenadas de comovimiento, es decir, las coordenadas que se expanden junto con el Universo. En estas coordenadas, las galaxias tienen posiciones fijas, pero el horizonte de eventos siempre se está reduciendo.

En el siguiente diagrama de espacio-tiempo, ves el tiempo como una función de coordenadas comóviles. Estamos donde se cruzan las líneas azules. La región amarilla es la parte del espacio-tiempo de la que podemos recibir una señal, delimitada por el horizonte de eventos (naranja) y acercándose lentamente a la esfera de Hubble (púrpura). Las galaxias en coordenadas fijas siguen líneas paralelas a la línea punteada negra y, por lo tanto, eventualmente pueden cruzar el horizonte.

Por ejemplo, hoy la distancia al horizonte es de 16,5 Glyr. Una galaxia a esta distancia puede emitir un fotón ahora que podemos detectar en un futuro casi infinitamente distante, desplazado hacia el rojo hasta el régimen de radio extremo.

Pero mañana, es demasiado tarde.

tiempo espacial

¡Muchas gracias por la explicación! Tiene mucho sentido. Entonces, ¿el gráfico anterior asume un Universo acelerado porque la Esfera de Hubble está disminuyendo en radio? Y en t=infinito, ¿cualquier cosa que no esté en nuestra proximidad inmediata pasará la esfera de Hubble y el horizonte de eventos cósmico?
Además, ¿cómo determinamos dónde está hoy el Event Horizon? ¿Es el límite donde las galaxias se alejan tan rápido que un fotón emitido por una de las galaxias nunca puede ser alcanzado por la esfera de Hubble?
@Matthew Sí, un diagrama de espacio-tiempo se basa en un conjunto de parámetros cosmológicos; aquí usé los valores de Planck 2016 donde la energía oscura se hace cargo alrededor de t ~ 10 Gyr, lo que hace que el radio de Hubble disminuya. Pero recuerda que se trata de coordenadas comomóviles; en coordenadas físicas no disminuye, pero se acerca asintóticamente a ~17 Glyr, por lo que no es realmente una "proximidad inmediata" (sin embargo, si la energía oscura tiene una ecuación de estado en evolución, esto podría cambiar de tal manera que la esfera de Hubble disminuya a r→ 0, destrozando galaxias, estrellas, planetas y eventualmente átomos en un Big Rip).
Y sí, el Event Horizon separa la parte del espacio- tiempo desde la que podemos recibir una señal, de la parte desde la que no . Esto también depende de la cosmología; por ejemplo, en un universo sin energía oscura, no hay región que eventualmente no podamos ver si esperamos lo suficiente (en teoría; en la práctica, las galaxias suficientemente distantes serán demasiado débiles y demasiado corridas al rojo).
Es un hecho interesante y a menudo mal entendido que, en todo momento, la distancia a la EH es mayor que a la esfera de Hubble (aunque se acerquen entre sí), lo que significa que siempre habrá galaxias que se alejan más rápido que la velocidad de la luz, lo que puede todavía ser capaz de ver. Por ejemplo, hoy d(EH) = 16,5 Glyr mientras que d(Hub) = 14,4 Glyr. Así que todas las galaxias en el caparazón entre 14.4 y 16.5 Glyr están actualmente retrocediendo FTL, pero es posible que algún día veamos la luz que emiten hoy .
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