¿El CMB eventualmente retrocederá fuera de nuestro universo observable?

Según tengo entendido, hace algunos miles de millones de años, el universo solía ser opaco (borde del sol - de color naranja). Debido a la expansión del universo, los fotones emitidos hace miles de millones de años desde miles de millones de años luz de distancia ahora nos están alcanzando con sus longitudes de onda ahora desplazadas hacia el espectro de microondas. Esto es lo que percibimos como el CMB. Parece que el origen de los fotones CMB apenas se encuentra dentro de nuestro universo observable. ¿Es esto una coincidencia? ¿O hay alguna razón por la que debería estar dentro de nuestro universo observable? ¿Se alejará eventualmente fuera de nuestro universo observable, de modo que los futuros físicos miren hacia el espacio y no vean CMB?

Respuestas (2)

El CMB se originó en todas partes al mismo tiempo, y cada punto del universo ha estado recibiendo fotones de CMB desde que comenzó. Para simplificar las cosas, olvídate por un minuto de la expansión del universo, ya que su único efecto es desplazar hacia el rojo la radiación. Pretende que el "lanzamiento" del CMB está ocurriendo ahora mismo. Si después de un minuto miras al cielo, verás que la radiación viene de todas partes. Los fotones que golpean tu ojo se originaron hace un minuto, por lo que todos nacieron en una esfera centrada en ti con un radio de un minuto luz.

Ahora espera un año y vuelve a apuntar tu telescopio al cielo. Todavía ves radiación por todas partes; el nacimiento del CMB fue hace tiempo, entonces los fotones que ven ahora son los que vienen de más lejos: formaron una esfera con un radio de un año luz.

Continúa así. Nuevamente, el CMB se formó por todas partes y la radiación salió en todas direcciones, y siempre que miramos al cielo (con el equipo adecuado) la vemos venir de todas partes. La razón por la que lo vemos ahora no es que la expansión del universo lo retrasó de algún modo; es solo que algunos de los fotones se originaron muy lejos, por lo que recién ahora nos están llegando.

Como dije, la expansión del universo desplaza la radiación hacia el rojo. Esto significa que a medida que pasan los años (y estamos hablando de muchos millones de años en el futuro) las longitudes de onda se hacen más largas y las energías más pequeñas, por lo que eventualmente se tendrán que usar diferentes instrumentos. En un futuro lejano, si alguien todavía mira al cielo, es posible que solo vea un campo estático en lugar de radiación.

Esto supone que la expansión del universo se mantiene constante en lugar de acelerarse. ¿Puedes abordar lo que sucede en ese caso?
@EmilioPisanty: No estoy seguro de lo que quieres decir. Si la expansión se está acelerando, ¿no será más rápido el corrimiento hacia el rojo?
@EmilioPisanty No importa cuál sea la historia de expansión o el futuro del universo. Su pasado cono de luz continúa hasta el Big Bang, y antes de llegar allí, pasa por la emisión del CMB.
@Chris Bastante justo. Sin embargo, ¿tengo razón al recordar que las galaxias dejarán de ser visibles?
@EmilioPisanty Sí, debido a que hay espacio entre las galaxias, para cualquier galaxia dada eventualmente ya no recibiremos actualizaciones de ella. No es tanto que desaparezcan, sino que sus relojes se ralentizarán desde nuestra perspectiva y obtendrán desplazamientos al rojo arbitrariamente grandes, como si la galaxia estuviera cayendo en un agujero negro.
@ChrisWhite Eh. ¿Pero el CMB permanecerá visible? ¿O le pasará exactamente lo mismo?
@EmilioPisanty: Explico esto en mi respuesta: el CMB se desplazará cada vez más al rojo a medida que pasa el tiempo. Mientras la expansión del universo continúe, la frecuencia de la radiación (o, si lo prefiere, las energías de los fotones) será arbitrariamente pequeña.
Claro, sí, ahora entiendo. Era difícil de reconciliar con la desaparición de las galaxias.

Si nuestro universo es finito, entonces es posible que en algún momento en el futuro, el CMB ya no esté dentro del universo observable. Esto se debe a que la distancia que tiene que viajar la luz desde la fuente CMB hasta el observador será mayor que la distancia entre dos puntos cualesquiera dentro del universo hiperesférico finito.

¿El CMB eventualmente retrocederá fuera de nuestro universo observable?
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