Si el espacio sigue expandiéndose, ¿cómo podemos tener mediciones precisas de él sin estar “detrás”?

Answer 1

No estoy seguro de entender su pregunta, pero permítame intentarlo.

Para comenzar, debemos aceptar que cualquier medida siempre está “atrasada” en el tiempo, independientemente de la expansión del Universo. Eso es porque la luz lleva tiempo para viajar hacia nosotros. Por lo tanto, nunca podemos medir nada que sea verdaderamente simultáneo (vea la parte inferior para lo que quiero decir con simultaneidad).

“No ponerse al día” solo ocurre en el caso de objetos que están tan lejos que la expansión del Universo los hace aparentemente retroceder a la velocidad de la luz. Esto da como resultado una esfera imaginaria (llamada horizonte en la Relatividad General) más allá de la cual no podemos ver (esto no es una esfera física; un observador en un punto diferente del Universo tendría un horizonte diferente). Llamamos al espacio dentro de nuestro horizonte el “Universo observable”, que es una parte del Universo infinito en el que vivimos.

Este “no ponerse al día” no tiene nada que ver con nuestro concepto mecánico de ponerse al día. En cambio, por cortesía de la Relatividad General, un fotón emitido a la velocidad de la luz por algún objeto lejano todavía llega aquí a la velocidad de la luz y no disminuye la velocidad; nuestra noción familiar de sumar y restar velocidades se rompe a medida que la velocidad relativa se acerca a la velocidad de la luz.

Pero a medida que el espacio se estira debido a la expansión del Universo, la longitud de onda de nuestro fotón se “estira” de manera similar, lo que resulta en un cambio hacia lo que los astrónomos llaman la parte “roja” del espectro. De ahí el término “desplazamiento al rojo”. Cuanto más lejos esté un objeto, más se estirará la longitud de onda de los fotones y más “rojo” se volverá. En el caso del objeto observable más lejano, el fondo cósmico de microondas, la longitud de onda se ha estirado en un factor superior a 1000. Cuando el objeto está en el horizonte, la longitud de onda de los fotones se estirará hasta el infinito, lo que significa que el fotón No contiene energía y puede pensarse que no existe. Por lo tanto, no puedes ver más allá.

La expansión tiene muchas consecuencias super-útiles. Mientras podamos describir la expansión (que podemos hacer muy bien por ahora), no es más que algo bueno:

1. Nos permite medir distancias de objetos (grandes o cosmológicas) solo por su desplazamiento al rojo. Esto sería imposible si el Universo no se expandiera.
2. Nos da la edad del Universo en el momento en que vemos el objeto, que es útil para entender la evolución química del Universo, ya que la materia se está enriqueciendo en elementos pesados ​​por la acción de grandes estrellas y supernovas.
3. También nos da los cambios del “factor de escala” geométrico, la distancia relativa a lo largo del tiempo de dos puntos sin masa que fijó de alguna manera, en algún lugar, en el Universo. Mientras que el factor de escala crece con el tiempo, la distancia máxima a la cual dos cuerpos masivos están unidos gravitacionalmente no lo es. Así que en el Universo temprano, la unión gravitacional de objetos grandes como galaxias o cúmulos de galaxias se extiende sobre una fracción más grande del Universo que la actual. Esto nos ayuda a comprender la llamada estructura a gran escala del Universo, la manera en que la materia se concentra en el espacio.

Simultaneidad. Considere dos relojes, en reposo (cinético) uno con respecto al otro, y cada uno de ellos se inició en el Big Bang. “Simultáneo” en nuestro contexto es cuando los dos relojes muestran la misma hora. Esto nunca es observable, incluso en el laboratorio, debido a la velocidad finita de la luz. Solo es observable en una situación mecánica cuántica extraña, pero esa es otra historia completamente.

Answer 2

Voy a ampliar la respuesta de Wade Schmaltz. La forma en que sabemos que el universo se está expandiendo es porque todo (bueno, casi todo. Las excepciones son algunos objetos específicos como la Galaxia de Andrómeda) se está alejando de nosotros. Sabemos esto porque cuando medimos la frecuencia / longitud de onda de la luz proveniente de otra galaxia, se “desplaza al rojo”. Este es el efecto Doppler pero con luz. Con el sonido, las longitudes de onda se hacen más grandes cuando la fuente de sonido se aleja de ti; con la luz, el “color” se mueve hacia el rojo y luego hacia el infrarrojo (de ahí el nombre de desplazamiento rojo) porque la longitud de onda de la luz está aumentando. Por otro lado, si algo se está moviendo hacia nosotros, se cambia de color azul porque la longitud de onda disminuye y “se mueve hacia el color violeta (y ultravioleta)”.

Answer 3

Los científicos pueden predecir los cambios que percibe utilizando la transformación de Lorentz. Es como convertir el tiempo de una zona horaria a otra en todo el mundo, pero a escala universal.

No podemos observar la luz con mayor intensidad usando esas fórmulas, pero los telescopios ópticos más grandes y la observación en longitudes de onda que no sean ópticas pueden agregar herramientas para la resolución de problemas.

Vea también: Transformación de Lorentz – una página en http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html (Hiperfísica) de la Universidad Estatal de Georgia

Answer 4

Podemos observar la expansión y el factor que en la ecuación.

Mucho como cómo dices qué tan rápido va un automóvil si se está alejando de ti. Los métodos empleados factor que en.

Otro buen ejemplo de esto es cómo arreglamos las señales de GPS. Los relojes de los satélites funcionan a diferentes velocidades que los del suelo por dos razones. 1 es que están más lejos de la gravedad y luego los receptores. 2 es que están viajando mucho más rápido que los receptores. Así que eso se tiene en cuenta en las ecuaciones.

Para algunas cosas no ayudará. Como medir el movimiento propio de galaxias muy lejanas. El movimiento adecuado simplemente se pierde en la barra de error de la velocidad de recesión. Entonces es más “no sabemos” y es posible que nunca podamos saberlo porque no podemos extraer esa información. Pero nunca se sabe con nuevos métodos de medición y todo.

Answer 5

La expansión del espacio se debe a la energía oscura, una fuerza repulsiva presumiblemente presente en todo el espacio vacío. Esa es la trampa allí, necesitas mucho espacio vacío, como el espacio entre galaxias. Dentro de las galaxias, la gravedad domina y casi no hay expansión. Aquí en la tierra, el electromagnetismo domina incluso sobre la gravedad, así que de nuevo no hay expansión.