¿Es la expansión métrica del espacio relativamente uniforme en diferentes escalas de longitud?

¿ Es la expansión métrica del espacio relativamente uniforme en el espacio? En otras palabras, en términos generales, la expansión ocurre en todas partes y en una amplia gama de escalas de longitud.

Por ejemplo, la constante de Hubble (digamos 70 km/seg por megaparsec) sería de aproximadamente 2,3E-05 m/s a 10 000 millones de km. Dejando de lado numerosas y profundas dificultades experimentales, si fuera posible hacer algún tipo de medición con un experimento controlado, en una distancia tan corta, ¿esperaríamos ver una expansión local consistente con la tasa cosmológica?

Suponga que el experimento está en un área relativamente vacía en el espacio, donde uno no se distrae con una estructura a gran escala, de modo que uno trata de poner toda la expansión entre esas estructuras y no dentro de esas estructuras.

nota: la pregunta es sobre la tasa de expansión en sí, no sobre lo difícil que sería medirla. La pregunta tampoco es cómo se ha inferido históricamente la expansión a partir de observaciones terrestres de estructuras complejas como las galaxias. Se trata del espacio.

Aunque no es exactamente un duplicado, mi respuesta a ¿ Por qué debería creer que la materia no se expande junto con el espacio entre ella responde esto (¡negativamente!).
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Respuestas (2)

Estas mediciones se han realizado utilizando láseres que se reflejan en los espejos de la luna. Véase, por ejemplo, el artículo Progress in Lunar Laser Ranging Tests of Relativistic Gravity (Williams et. al. 2008) que estableció un límite efectivo en la expansión a escalas de la AU que es unas 80 veces menor de lo que se esperaría si la expansión cosmológica se aplicara dentro de nuestro sistema solar. sistema.

Como explicó John Rennie en una respuesta a esta pregunta , la expansión es una propiedad de la métrica FLRW, pero la distribución local de la materia no coincide con los supuestos de esa métrica (que se mantienen bastante bien en escalas cosmológicas). Eso no prueba por sí mismo que una métrica que describe nuestro sistema solar no tenga expansión, pero la evidencia experimental es que si la tiene, es mucho más pequeña de lo que cabría esperar de una simple extrapolación de la ley de Hubble a escalas AU. .

Está bien, pero no estoy haciendo una pregunta sobre la distribución de la materia, y he editado la pregunta para que quede aún más clara. Y, sin embargo, su respuesta también salta inmediatamente a una discusión sobre la distribución de la materia. ¿Puedes abordar solo el espacio en sí?
Estoy hablando del 'espacio mismo'. Si el espacio se expande a la escala de nuestro sistema solar, cambia la distancia entre los cuerpos, y las mediciones son lo suficientemente sensibles como para poder detectar eso. El asunto de la materia es simplemente una vaga explicación del resultado experimental para aquellos que puedan tener curiosidad acerca de por qué la expansión cosmológica no se aplica al nivel del sistema solar.
¿Puede mostrar algo de matemática, o mejor aún, un ejemplo de un experimento que fue "lo suficientemente sensible para detectar eso" y no lo hizo? ¿O lo hizo para el caso? ¿Resultados experimentales serios, revisados ​​por pares y publicados? Eso sería muy útil, pero no creo que se haya hecho.
Ya vinculé uno en mi respuesta.
Desearía poder votar más tu respuesta. ¡La PRL a la que se vincula fue increíblemente útil! Es exactamente lo que necesitaba para empezar. Gracias por encontrarlo y por ser paciente conmigo mientras empiezo a entenderlo.
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¿Es la expansión métrica del espacio relativamente uniforme en el espacio?

No.

En otras palabras, en términos generales, ¿la expansión ocurre en todas partes y en una amplia gama de escalas de longitud?

No.

Por ejemplo, la constante de Hubble (digamos 70 km/seg por megaparsec) sería de aproximadamente 2,3E-05 m/s a 10 000 millones de km. Dejando de lado numerosas y profundas dificultades experimentales, si fuera posible hacer algún tipo de medición con un experimento controlado, en una distancia tan corta, ¿esperaríamos ver una expansión local consistente con la tasa cosmológica?

No.

Piense en la analogía del pastel de pasas . El pastel se expande, pero las pasas no. Y el punto discutible aquí es que el espacio se expande entre las galaxias pero no dentro . Porque está ligado gravitacionalmente. En un espacio de vena similar donde hay un electrón, está ligado electromagnéticamente, por lo que tampoco se expande. Lo mismo ocurre con la materia en general. Otra analogía a la que se refiere la gente es la analogía del globo.. El globo se hace más grande y la piel del globo reemplaza el espacio. Pero tenga en cuenta que una parte del globo está literalmente "atada": la parte donde está el nudo. Entonces la expansión no es uniforme. Es similar para el espacio. Imagina que pudieras agarrar un trozo de piel de globo y sacarlo en una protuberancia tubular larga y luego hacerle un nudo. Luego repita de tal manera que la piel del globo esté salpicada de nudos. Piensa en cada uno como una galaxia.

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¿Puedes hacer esto con matemáticas, en lugar de pastel y globos? No hay galaxias u otras estructuras muy grandes en mi pregunta; editaré para que quede más claro. Solo el espacio y el experimento. Retire las galaxias y reemplácelas con cuadrículas subdivididas y cuadrículas sub-subdivididas. Esa es una mejor analogía con el globo. Pero las matemáticas serían aún mejores.
Aquí hay un experimento. Imagina que hay un control deslizante al costado del dibujo y puedes ajustarlo de 1 a 0. 1 significa que las masas de las galaxias son iguales a los valores típicos y, a medida que deslizas suavemente hacia cero, todas sus masas disminuyen suavemente hasta cero. cambiando la densidad media, no la forma. Cuando llegas a cero, tienes dibujos de galaxias, pero el espacio interior es exactamente igual al espacio exterior. Ahora, ¿cómo se verían los globos mientras se desliza suavemente del 1 al 0?
¿Es la expansión métrica del espacio relativamente uniforme en diferentes escalas de longitud?
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