¿Se opone la gravedad a la expansión del Universo?

La expansión depende de la cantidad de masa.

Sí, el espacio se expande más en regiones con menos materia; de hecho, esto se ha propuesto como una explicación alternativa a la energía oscura como la causa de la expansión acelerada observada: si por casualidad nos encontramos cerca del centro de un "vacío cósmico " . , entonces el espacio cercano se expande más rápido que el espacio distante, y dado que el espacio cercano corresponde a tiempos recientes, esto se interpretaría como una expansión acelerada reciente. Esta idea fue popular hace unos diez años (p. ej., Conley et al. 2007 ; Wiltshire 2008 ), pero que yo sepa, ya no es tan candente.

De manera similar, en regiones con más materia, el espacio se expande menos. De hecho, en escalas tan pequeñas como las galaxias, e incluso los grupos de galaxias, el espacio no se expande en absoluto. La gravedad evita que las galaxias se expandan y evita que las galaxias cercanas entre sí retrocedan. En escalas aún más pequeñas, las fuerzas electromagnéticas (y nucleares) evitan que objetos como estrellas, planetas y bicicletas se expandan.

La expansión es física.

Por esta razón, el espacio entre dos estrellas no se expande. Entonces, para responder a su pregunta, consideremos dos galaxias separadas por millones de años luz. Sin embargo, fundamentalmente no podemos colocar una regla entre ellos y ver cómo se expande. Las fuerzas electromagnéticas tratarían de mantenerlo unido, fallarían y la regla se rompería.

¿Por qué es esto? Imagine una regla rígida, de un megaparsec de largo (es decir, 3,26 millones de años luz). Como la constante de Hubble es$H_0 \simeq 70\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{Mpc}^{-1}$, la región en el otro extremo de la regla retrocede en$70\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$. Es decir, el espacio "arrastra" los dos extremos de la regla alejándolos uno del otro en$70\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$. Si la regla no se rompe, un observador local verá el extremo de la regla zumbando a gran velocidad.

Tal vez puedas construir una barra capaz de soportar este estrés. Si yo fuera un físico del estado sólido, podría calcular la longitud máxima posible de una barra, dado un material óptimo, pero no lo soy. Pero el punto es que, no importa qué material se te ocurra, no es prácticamente imposible hacerlo arbitrariamente largo, sino "teóricamente" imposible. Hay un límite fundamental para la longitud de una regla física, a saber, la longitud correspondiente a la distancia a la que dos regiones del espacio retroceden a la velocidad de la luz, es decir$d = c/H_0 = 4400\,\mathrm{Mpc}$, o$14.4\,\mathrm{Glyr}$. Si la regla fuera más larga que esto y no se rompiera, un observador local vería que el extremo se mueve más rápido que la velocidad de la luz, lo cual no es posible.

Afortunadamente, hay otras formas de medir distancias, por ejemplo, con " velas estándar ". Y sí, si mides la distancia física entre las dos galaxias en dos momentos diferentes, habrá aumentado mientras tanto, físicamente.

(También podrías imaginar "congelar" el espacio por arte de magia, colocando varillas de 1 metro. En ese caso, la segunda vez que lo hagas necesitarás más varillas).