¿Se están alejando las galaxias de nosotros más rápido que antes?

La velocidad de recesión$v$de un objeto depende de dos cosas: en primer lugar, depende de qué tan lejos esté un objeto en términos de distancia adecuada$D$, y en segundo lugar en la tasa de expansión del Universo en función del tiempo cosmológico$t$, que se expresa mejor como el parámetro de Hubble$H(t)$. Específicamente:

Vale la pena señalar que esta ecuación es un poco vacía, ya que es simplemente la definición de velocidad de recesión, que no es algo que se pueda medir directamente.

Como la velocidad de recesión depende no solo de una función de$t$, pero también en$D$, la pregunta de si los objetos se están alejando de nosotros más rápido que nunca podría responderse de varias maneras. Antes de analizar las diferentes formas en que podríamos responder a su pregunta, señalaré algunas cosas. En primer lugar, la definición del parámetro Hubble es:

donde$a(t)$es el factor de escala que describe cómo cambia la escala del Universo con$t$, y$\dot{a}(t)$es la primera derivada del factor de escala con respecto a$t$. Debido a las observaciones cosmológicas, se dice que el Universo contiene energía oscura que hace que la expansión del Universo se acelere. Lo que significa esto es que en el momento actual$\ddot{a}(t) > 0$donde$\ddot{a}(t)$es la segunda derivada del factor de escala con respecto al tiempo.

La primera forma en que podríamos ver su pregunta es preguntarnos si las galaxias actualmente a distancia$D_0$se alejan más rápido que otras galaxias que antes estaban a distancia$D_0$.

De la definición de expansión acelerada y el parámetro de Hubble podemos ver que la expansión acelerada no implica que la respuesta a esta pregunta sea "sí" y, de hecho, si asumimos que la energía oscura toma la forma de una constante cosmológica (ignorando la inflación cósmica), y profundizamos en la dinámica del Universo, encontramos que las galaxias actualmente en$D_0$debe estar alejándose de nosotros más lento que las galaxias que estaban previamente en$D_0$estaban retrocediendo cuando estaban en$D_0$. Entonces, en este sentido particular, la expansión del Universo se está desacelerando, aunque generalmente la describimos como acelerada.

La segunda forma en que podríamos responder a su pregunta es preguntar si la velocidad de recesión de cualquier galaxia dada es mayor ahora que en el pasado.

La respuesta a esta pregunta es más difícil ya que la expansión acelerada implica que la velocidad de recesión de una galaxia determinada aumenta con el tiempo, pero la tasa de expansión del Universo en épocas anteriores se estaba desacelerando. Sin embargo, tomando nuevamente la energía oscura como una constante cosmológica, vemos que la respuesta es que las galaxias alcanzan sus velocidades de recesión más altas dos veces: primero en el Big Bang y segundo en el futuro infinito. Entonces, la respuesta a esta pregunta es que las galaxias actualmente no se están alejando de nosotros más rápido de lo que lo han hecho en todos los tiempos anteriores.

La velocidad de recesión es diferente de la velocidad peculiar (es decir, la velocidad local con respecto al CMB). Podríamos sumar los dos para encontrar la 'velocidad real', pero como he señalado, la velocidad de recesión no tiene un significado físico directo, por lo que lo que realmente significa esta 'velocidad real' no es sencillo.

La expansión es homogénea, mientras que el vacío alrededor de un agujero negro no es homogéneo, por lo que, en este sentido, la "succión" de un agujero negro no es lo contrario de la expansión.