¿Por qué CMB no se considera el borde del universo?

El origen del CMB alrededor de 380.000 años después del Big Bang es de hecho lo más lejano que podemos ver, EN EL dominio espectral ELECTROMAGNÉTICO. Y tiene razón en que no se trata del universo completo frente al universo observable, está hablando de una parte del universo observable que simplemente está oculta para nosotros, no en principio, sino porque los fotones no podían propagarse libremente hasta entonces.

Entonces, teóricamente, el universo tiene unos 13.800 millones de años, y podemos 'ver' en el pasado solo hasta 380.000 años después del Big Bang.

La razón por la que no nos detenemos ahí, ya sea en teoría o en la comprensión de lo que hay detrás de ese aparente 'muro', es que 1) sabemos mucho sobre lo que sucedió antes del 'muro' de 380.000 años por lo que tenía que estar allí para que nosotros para ver lo que vemos después, Y quizás más importante 2) para aquellos que no creen lo que no pueden ver, podremos ver detrás de la 'pared' con ondas gravitacionales.

Las ondas gravitacionales (GW) se ven poco afectadas por ese 'muro' y todo lo que tenemos que hacer es construir un par de interferómetros lo suficientemente grandes para verlas. LIGO, que detectó GW de la fusión de agujeros negros, no puede detectar esos GW originados cosmológicamente porque sus longitudes de onda son mucho más grandes. Necesitamos interferómetros basados ​​en el espacio con tramos de un millón de kilómetros o más, eso está en la planificación para la próxima década, con 2 o 3 satélites formando el tramo 1 o 3 (dependiendo de la financiación). Y luego otros más grandes. Esperamos ver detrás de la pared usando esa astronomía gravitacional.

En cuanto a tus 3 preguntas:

1. Materia detrás de la pared. Sabemos que tenía que haber materia, pero en su mayoría eran partículas cargadas sin condensar y muy energéticas, en su mayoría electrones y protones. A los 380.000 años se recombinaron en átomos de hidrógeno y algunas otras cosas, y los fotones que vemos ahora como CMB pudieron escapar. En realidad, sabemos mucho más, por ejemplo, sobre las muy pequeñas faltas de homogeneidad y anisotropías en el CMB que procedían del mismo sobre la densidad de la materia, y que sirvieron como semillas de galaxias y estrellas. Antes de los electrones y los protones era aún más caliente, y eran los quarks, los gluones y los electrones y algunas otras partículas, y antes de eso, las partículas que no hemos visto en el laboratorio. Conocemos la física básica para esas cosas, pero aún esperamos que haya más partículas energéticas, tal vez restos del Big Bang que se convirtió en materia oscura y otras partículas exóticas.

2. Creemos que sabemos que hay galaxias que no podemos ver ahora. Incluso muchos de los que vemos ahora, emitieron su luz hace mucho tiempo, y nunca verán su luz emitida ahora. Ahora se están alejando de nosotros demasiado rápido, y la luz que emiten nunca nos alcanzará. Pero ahora estamos viendo la luz de muchas de esas galaxias, que emitieron hace miles de millones de años. Sí, el horizonte cosmológico es, pensamos, real.

3. Nada superó al CMB. Las galaxias y las estrellas se formaron quizás unos pocos millones de años después de que el CMB se liberara. Recuerde que el universo se estaba expandiendo, por lo que si son más jóvenes que el CMB, se crearon más cerca de nosotros y es por eso que podemos verlos. La geometría relativista general puede ser complicada, pero para la cosmología es bueno pensar en términos de tiempo desde el Big Bang o desde nosotros. Tenga en cuenta que el CMB se liberó en todas partes del espacio y lo que vemos ahora son fotones que nos llegaron ahora. Viajaron durante 13.800 millones menos 380.000 años. Hemos visto galaxias que se remontan a un par de cientos de millones de años desde el Big Bang (pero lo siento, es posible que no tenga el número exacto o el más actualizado).

Para una introducción a la cronología del universo, consulte el artículo wiki en https://en.m.wikipedia.org/wiki/Chronology_of_the_universe

Tiene los diferentes períodos cosmológicos o épocas, incluido el tiempo de recombinación (el 'muro') y otros tiempos cosmológicos importantes. Todavía tenemos mucho que aprender, pero las épocas más misteriosas de nuestro conocimiento de la física de partículas elementales son aquellas que son las más tempranas: la época de Planck (simplemente no sabemos qué constituye entonces, tal vez la teoría de cuerdas u otra gravedad cuántica). la teoría llegará a ella en algún momento), la era de la unificación fuerte (sabemos un poco después de cómo y cuándo se unifican las fuerzas fuerte y electrodébil, pero aún hay mucha incertidumbre) y la época inflacionaria (tenemos teorías de la inflación, alguna versión parece correcta pero no estamos seguros cuál, o el campo que lo causó). Tendemos a saber mucho sobre el resto, por la teoría y la observación, pero aun así creemos que nos encontraremos con sorpresas.

Tus dos últimas preguntas:

A. El universo observable actual tiene un radio de unos 46 mil millones de años luz. Vemos bastante lejos, pero no hemos visto el borde, o lo que se llama el horizonte (no nos caeríamos). Desafortunadamente, si alguien está presente en unos pocos miles de millones de años, veremos que incluso las galaxias más cercanas se alejan demasiado de nosotros para poder verlas (o sus sucesoras) porque la expansión las habrá llevado más allá de nuestro horizonte.

B. Siempre habrá CMB, ya que se crearon en todas partes del espacio. Sin embargo, estarán muy desplazados hacia el rojo; en este momento se han desplazado hacia el rojo por un factor de 1100, y lo vemos como microondas altos, rango de 100 Ghz. Otro factor de un millón dice que serán de 100 KHz pero mucho más débiles, y eventualmente se volverán demasiado débiles y de baja frecuencia para que los detectemos.