Velocidad de la luz y dimensiones actuales del universo [duplicado]

Bien, comencemos con lo básico. El Big Bang no fue como una explosión en el espacio de la que arrojó toda la materia del universo. El Big Bang fue un momento en el tiempo. Tenemos esta cosa llamada métrica de espacio-tiempo . No los aburriré con los detalles, pero esencialmente es la ecuación que usamos para describir toda la geometría del universo. Incluye todas las dimensiones y las caídas, los baches y las deformaciones que les imparte la gravedad de los objetos masivos. En esta métrica, hay algo llamado factor de escala ,$a$, este factor de escala es algo que describe la expansión del universo. Se multiplica por las dimensiones espaciales. En nuestra métrica, cualquier distancia espacial entre dos puntos es la distancia que mediríamos con una regla hoy, en el presente. Para ello, definimos$a=1$En el presente. Debido a que el espacio se expande y la distancia entre dos puntos crece a medida que pasa el tiempo, sabemos que la distancia que medimos hoy sería menor en el pasado. Por lo tanto, en el pasado$a<1$. Por ejemplo, hoy podríamos medir la distancia entre dos puntos como 1 metro, pero cuando$a$era$0.5$, la distancia entre esos mismos dos puntos se habría medido como medio metro. Quédate conmigo, estoy llegando al punto. El Big Bang se define como el momento del tiempo en que$a=0$. Eso significa que la distancia entre dos puntos en el espacio era cero. No significa que todo estuviera en el mismo punto, solo significa que una regla mediría la separación física entre dos puntos distintos en el espacio como cero. Como ves, el Big Bang fue un momento en el tiempo (como ayer), no un evento que sucedió en alguna parte.

Bien, ¿hasta ahora todo bien? Ahora, cuando la materia llegó a existir, se distribuyó más o menos por igual en todo el universo. No todo comenzó en el mismo punto del espacio, comenzó en todas partes. Es comprensible que sea un poco confuso dado que, en algún momento, la distancia entre dos puntos cualesquiera era cero, pero aquí hay una distinción importante. Piensa en eso ahora. La materia comenzó en diferentes posiciones. A medida que se expandía el espacio, se añadía más distancia entre dos puntos adyacentes, pero la materia que ocupaba esos puntos en realidad nunca se movía de ellos. 1 metro de distancia se convirtió en 2 metros, 2 se convirtió en 4, 4 se convirtió en 8, y así sucesivamente. La forma en que se expande el espacio es que obtienes una cierta cantidad de distancia agregada cada segundo a una distancia dada. Por ejemplo (y tenga en cuenta que este número no es el número real, es solo con fines didácticos), por cada 1 metro de distancia entre dos puntos, es posible que se agreguen 2 centímetros cada segundo. Si lo piensas bien, eso significa que algo a 20 mil millones de metros de un punto dado tendría unos 400 millones de metros de distancia agregados entre ellos en un segundo. Técnicamente, eso significa que cualquier objeto en el segundo punto se alejaría del primer punto a una velocidad mayor que la de la luz. ¡Pero esto está bien! El objeto en el punto distante en realidad no se mueve desde ese punto y otros objetos cercanos no lo verían yendo más rápido que la luz o algo por el estilo. La velocidad de la luz no se viola. eso significa que algo a 20 mil millones de metros de distancia de un punto dado tendría alrededor de 400 millones de metros de distancia agregados entre ellos en un segundo. Técnicamente, eso significa que cualquier objeto en el segundo punto se alejaría del primer punto a una velocidad mayor que la de la luz. ¡Pero esto está bien! El objeto en el punto distante en realidad no se mueve desde ese punto y otros objetos cercanos no lo verían yendo más rápido que la luz o algo por el estilo. La velocidad de la luz no se viola. eso significa que algo a 20 mil millones de metros de distancia de un punto dado tendría alrededor de 400 millones de metros de distancia agregados entre ellos en un segundo. Técnicamente, eso significa que cualquier objeto en el segundo punto se alejaría del primer punto a una velocidad mayor que la de la luz. ¡Pero esto está bien! El objeto en el punto distante en realidad no se mueve desde ese punto y otros objetos cercanos no lo verían yendo más rápido que la luz o algo por el estilo. La velocidad de la luz no se viola. No lo veo yendo más rápido que la luz o algo así. La velocidad de la luz no se viola. No lo veo yendo más rápido que la luz o algo así. La velocidad de la luz no se viola.

Ahora hablemos de cómo mirar el universo es mirar hacia el pasado y cómo el universo tiene 90 mil millones de años luz de diámetro y solo tiene 13,8 mil millones de años. Recuerda que te dije que la materia no empezaba toda en el mismo lugar, ¿verdad? Pues imagina que hace unos 13.700 millones de años, algo muy lejos de donde estamos ahora emitió un rayo de luz en nuestra dirección. Cuando digo muy lejos, quiero decir que probablemente estaba a un par de millones de años luz de distancia (el universo primitivo se expandió rápidamente). Podrías pensar que la luz solo debería tardar un par de millones de años en llegar a nuestra posición, ¡pero no! A medida que la luz viajaba, el espacio se expandía debajo de ella. Cada segundo ese pequeño haz de luz cubriría 300 millones de metros, pero cada segundo se sumaría más distancia delante y detrás de él. Después de un millón de años, ese rayo de luz estaba (frustrantemente) solo un poco más cerca de alcanzar nuestra posición, digamos que faltaban 1.999 millones de años luz en lugar de 2 millones (¡progreso!). Además, ahora estaba a más de un millón de años luz de su punto de origen porque el espacio se estaba expandiendo detrás de él. Durante los siguientes 13.700 millones de años, se acercó cada vez más. Era capaz de acortar más la distancia cada año porque cada año había menos espacio entre él y nosotros. Finalmente, nos llegó. Comenzó a 2 millones de años luz de nosotros, viajó 13,7 mil millones de años luz y, sorprendentemente, ahora está a unos 46 mil millones de años luz de su punto de origen. Eso es expansión espacial para ti. Eso también significa que cuando vemos este rayo de luz, estamos viendo algo tal como era hace 13.700 millones de años; algo que ahora está a unos 46 mil millones de años luz de distancia.

¿Nos estamos moviendo más rápido que la luz? No. ¿Esas otras galaxias tenían que moverse más rápido que la luz para alejarse 45 mil millones de años luz en 13,5 mil millones de años? No, simplemente se sentaron en el espacio y la distancia aumentó por sí sola. Espero que esto responda a todas sus preguntas. La cosmología es un tema interesante y, a menudo, es más salvaje de lo que los medios de divulgación científica te hacen creer.