Universo no observable vs última superficie de dispersión

De Wikipedia, página del Universo Observable https://en.wikipedia.org/wiki/Observable_universe

Algunas partes del Universo están demasiado lejos para que la luz emitida desde el Big Bang haya tenido suficiente tiempo para llegar a la Tierra, por lo que estas partes del Universo se encuentran fuera del universo observable.

Tengo problemas para entender esta oración. (Supongamos que por observable nos referimos a observable por detección de fotones, lo que también parece implicar la referencia a "luz emitida" en la fuente anterior). Según mi comprensión actual del modelo cosmológico del Big Bang, lo más lejos que podemos ver es hasta la última superficie de dispersión de la época de la recombinación. Esto lo observamos hoy como el fondo cósmico de microondas (CMB) y, por lo tanto, podemos "verlo" de hecho. ¿No deberían estar todas las demás partes menos lejos que la superficie de la última dispersión? Entonces, ¿cómo puede haber otras partes que no podamos (en principio) ver?

EDITAR:

Creo que me doy cuenta de mi error de pensamiento. Pensé que, dado que la época de recombinación ocurrió relativamente temprano en la era del universo, es decir, alrededor de 380 kaños después de BB, el espacio más allá del SoLS sería pequeño en comparación con el espacio anterior. Lo que no me di cuenta es que, como se supone actualmente en los modelos inflacionarios, el espacio ya se había elevado a enormes dimensiones antes de esta época y se ha expandido considerablemente desde entonces. Lo que significa que el volumen interior de nuestro SoLS local podría abarcar solo un pequeño volumen de todo el universo.

Respuestas (2)

Tienes razón en que la superficie de última dispersión (SoLS) es lo más lejano que podemos ver en la práctica . Esta luz se ve como el fondo cósmico de microondas (CMB), observado, por ejemplo, con la nave espacial Planck.

El término "Universo observable" se refiere a lo más lejano que podemos ver en teoría , y se define como la distancia que un fotón es capaz de recorrer en el tiempo desde el Big Bang (BB) hasta ahora, en el caso hipotético de que no interactúe. con cualquier otra partícula . Pero dado que el Universo estaba lleno de electrones libres, que dispersan fotones de todas las longitudes de onda de manera efectiva, hasta que se emitió el CMB 380,000 años después de BB, esto no sucede en la práctica.

Si en algún momento seremos capaces de medir el fondo cósmico de neutrinos , que se desacopla de la materia 1 segundo después de BB (por ejemplo, Fässler et al. 2016 ) e interactúa extremadamente débilmente con la materia a lo largo de su viaje, u ondas gravitacionales primordiales que se cree que tienen emitido durante la inflación, 10 − 32 s después de BB, y que no interactúa con la materia en absoluto, esto vendrá del "borde del Universo observable" † (el llamado "horizonte de partículas").

Debido a la expansión del Universo, la luz del SoLS se desplaza hacia el rojo por un factor de 1100, mientras que la luz (hipotética) del horizonte de partículas se desplaza infinitamente hacia el rojo. La distancia al SoLS es de aproximadamente 45,6 Gly (mil millones de años luz), mientras que la distancia al horizonte de partículas es ligeramente mayor, 47,1 Gly. La razón por la que la diferencia entre los dos radios no es solo de 380 kly (la distancia que recorre la luz en los 380 kyr que transcurrieron antes de que se emitiera el CMB) es que la tasa de expansión en ese momento era mucho mayor (en t = 380 k y r , fue H = 1.4 × 10 6 k metro s − 1 METRO pag C − 1 , en comparación con hoy en día, donde solo es H 0 = 67.8 k metro s − 1 METRO pag C − 1 ).

† Aunque los neutrinos probablemente tengan masa y, por lo tanto, no viajen a la velocidad de la luz.

Aparte de los neutrinos, ¿estás de acuerdo en que la única parte del universo que no es observable a través de fotones está más allá de la superficie de última dispersión (SoLS)? Porque el artículo de Wikipedia continúa diciendo que (en modelos inflacionarios) "el tamaño del universo completo es al menos 3x10^23 veces mayor que el tamaño del universo observable". ¿Dónde está todo ese volumen adicional? ¿Detrás del SoLS? Siempre he pensado que será solo un pequeño volumen, ¿tal vez ahí es donde estoy engañado?
@Scrontch: El Universo observable es la parte que, en principio, es observable para nosotros. Todo el Universo es probablemente mucho, mucho más grande, quizás infinitamente grande pero al menos 3e23 × más grande que el Universo observable (según su declaración). Con el paso del tiempo, los fotones de más lejos habrán tenido tiempo de llegar hasta nosotros, por lo que el Universo observable siempre aumenta de tamaño. Como si estuvieras parado en un campo extremadamente grande lleno de gente y, en algún momento, todos aplaudieran. Al cabo de 10 segundos, solo habrás oído las que estén en un círculo de 3 km de radio, centradas en ti, mientras…
…después de 20 segundos habrá escuchado a todos en un radio de 6 km, etc. Wrt. a su primera declaración, sí, por razones prácticas, la parte del Universo fuera del SoLS (que tiene un radio algo más pequeño que el Universo observable), no es observable.
Sin embargo, tenga en cuenta que, aparte del SoLS, hay una gran parte que se encuentra más cerca que el SoLS que no se puede ver, porque las estrellas aún no han reionizado el Universo. El CMB viaja más o menos libremente porque se desplaza rápidamente hacia el rojo a IR, sub-mm y microondas que no interactúan más o menos. Pero cuando nacen los primeros objetos luminosos (estrellas), su luz no puede alcanzarnos porque la mayor parte de su luz es absorbida por el medio intergaláctico neutral. Después de un tiempo, estas estrellas reionizan el Universo y se vuelve transparente para que podamos ver las estrellas y galaxias recién nacidas.
@Scrontch: vea mi edición, en respuesta a su pregunta actualizada.
Gracias pela. Solo me interesa la comprensión teórica, no la viabilidad práctica de la observación. Gracias por mencionar el horizonte de partículas. Es más apropiado para la discusión. Entonces mi pregunta se resume en si es posible que todo el universo pueda ser aún más grande que el volumen dentro del horizonte de partículas y por qué. (Suponiendo que el horizonte de partículas se define como la superficie que veríamos de las partículas (hipotéticas) emitidas en el propio BB t=0s).
@Scrontch: Sí, definitivamente. No sabemos qué hay fuera del horizonte de partículas, pero es justo suponer que hay más de lo mismo: que el Universo es mucho, mucho más grande de lo que vemos. De hecho, no hay razón por la que no pueda ser infinitamente grande. Si el Universo tiene la misma estructura en el exterior, entonces los valores obtenidos por observación de las densidades de los componentes del Universo (bariones, radiación, materia oscura, energía oscura) parecen indicar que, de hecho, es infinito. La estructura a gran escala del Universo es homogénea en escalas mayores de ~1/2 billón de años luz,...
…y si esto continúa así fuera del Universo observable, entonces es infinito. La razón por la que el tamaño del Universo está vinculado a su densidad es que la densidad determina su geometría global: si la densidad está por encima de un determinado umbral crítico, se dice que su geometría es "cerrada", lo que implica un Universo finito . Si está exactamente en el umbral, o por debajo del umbral, se dice que la geometría es "plana" o "abierta", respectivamente, lo que implica un Universo infinito .
Universo infinito: lo he escuchado muchas veces, pero ¿cómo es compatible con la teoría BB, donde se supone que todo el universo tuvo un tamaño pequeño arbitrario y, por lo tanto, finito?
Esta pregunta se basa en un concepto erróneo, y ha sido formulada y respondida varias veces en este sitio, por lo que no entraré en detalles, sino brevemente: el Universo era solo arbitrariamente pequeño si es finito. Si es infinito, nació infinito y de densidad arbitrariamente alta. Pero el Universo observable, que es finito, era arbitrariamente pequeño en BB; no (necesariamente) el Universo entero.

Hay que tener mucho cuidado al discutir estos diferentes horizontes y lo que hay fuera de ellos. Aparte de las consideraciones prácticas, el límite de lo que podemos ver ahora es el horizonte de partículas. Ahora alrededor de 46 Bly de nosotros. No puedes tomar la edad del universo y multiplicarla por c para obtenerla debido a la expansión. Usted ya sabe y discutió algo de eso.

Pero el universo puede ser mucho más grande que eso. Tú también sabes. Pero la mejor manera que he visto de entenderlo es en este artículo de arXiv en https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0310808v2.pdf

En la primera figura con 3 paneles, muestra el horizonte de partículas y los otros 'horizontes' (la burbuja de Hubble que no es un horizonte, el horizonte de eventos, la superficie de la última dispersión de la luz que tampoco es un horizonte) en diagramas de espacio-tiempo. No puedo pegar la figura aquí, algunas personas podrían hacerlo, pero si miras la figura es más fácil de ver. También puede ver el espacio fuera de los horizontes, y en el último panel va al tiempo infinito en un diagrama de tiempo conforme.

Otras figuras representan la velocidad de expansión de los diferentes modelos cosmológicos,

El documento también tiene las matemáticas para los diferentes 'horizontes' que traza.

¡Buen papel! Lo leeré.
Universo no observable vs última superficie de dispersión
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v