Si una sola estrella puede doblar la luz, ¿no debería la luz orbitar alrededor del universo observable o incluso solo alrededor del universo observable parcial?

Ese es un pensamiento interesante. Para formar una órbita necesitas un centro de masa. Y al principio pensé que iba a decir que necesitas un agujero negro para que la luz orbita …

Sin embargo, entonces se me ocurrió orbitar alrededor de un agujero negro a una distancia significativa del horizonte de eventos. Eso implica que hay una densidad de masa en la que aún no tienes un agujero negro pero la luz aún orbita. La única razón por la que no vemos esto es porque una vez que ha superado la densidad de estrellas de neutrones, no hay fuerza suficiente para detener el colapso. Pero eso es sobre una base estelar.

Cuanto más grande es el agujero negro, menor es la densidad en el interior. Es por eso que hasta hace poco se pensaba que el universo mismo podría tener una densidad de agujeros negros. Sin embargo, en dicho universo, la tasa de expansión del universo se ralentizaría y eventualmente comenzaría a colapsar. Observamos todo lo contrario …

Pero eso nos pondría en una densidad donde la luz aún podría orbitar, si hubiera un centro de masa para el universo.

Entonces, debido a la falta de centro de masa, la luz no orbitará. O lo hará? Si deja caer a un hombre en el desierto y le dice que camine en línea recta sin ningún punto de referencia en la distancia y sin ayudas de navegación, caminarán en círculos. Un pie siempre toma zancadas más largas que el otro. Si intentas compensar, solo harás un círculo en la otra dirección. Incluso usar dados para aleatorizar la caminata aún te deja en círculos.

A medida que la luz pasa por objetos masivos, como las galaxias, se desviará en direcciones aleatorias. Dado un camino lo suficientemente largo y suficientes galaxias para pasar, la luz sufriría el mismo destino que un hombre en el desierto.

Por lo que extrapolamos sobre la expansión del universo, esto no sucederá. La luz solo puede pasar un número relativamente pequeño de galaxias antes de que la próxima galaxia esté demasiado lejos para alcanzarla. Pero no entendemos la energía oscura que está expandiendo el universo. El efecto podría disminuir con el tiempo, en cuyo caso eventualmente podría regresar la luz que ahora está saliendo de la Vía Láctea.

No, en primer lugar, la única forma en que la luz puede estar orbitando algo es si la luz está precisamente en el llamado radio de la esfera de fotones de la materia dentro de cierto espacio esférico y precisamente perpendicular al centro de ese espacio. En otras palabras: en la “superficie” de la esfera de fotones de un agujero negro.
No solo eso, la materia del agujero negro también debe estar perfectamente distribuida simétricamente esféricamente.

Simplemente no hay suficiente materia en el universo para que sea un agujero negro del tamaño del universo.

E incluso si hubiera suficiente materia, solo funcionaría por un período de tiempo muy pequeño porque la perturbación más pequeña causaría que la luz rompa la órbita o ingrese al agujero negro que estaba orbitando.

La luz se ‘atrae’ hacia la masa debido a la dilatación del espacio-tiempo (estiramiento). Aunque el universo es masivo, parece ser el mismo en todas las direcciones (isotrópico). Entonces, no hay campo gravitacional neto ni curva neta.

Eso no significa que no haya campo … la gravedad solo agrega (no hay antigravedad para cancelarlo).

No. Para empezar, la curva de cualquier estrella en particular será aleatoria. Si se dobla a la “izquierda” pasando un estado, es probable que se doble a la “derecha” en el siguiente. O “arriba” o “abajo”.

Y el hecho es. Como puedes ver mirando el cielo nocturno, el universo está mayormente vacío. En la mayoría de las direcciones, la luz tiene un cono directo hacia nosotros desde antes de que se formaran las estrellas: la radiación de fondo cósmico. Dentro del universo observable, es inusual que la luz pase incluso cerca de una estrella, y mucho menos de muchas. Si la luz estuviera “orbitando” dentro del universo, el cielo nocturno sería brillante cuando parte de él golpeara, en lugar de pasar cerca de nosotros.

Que podría. Depende de si el universo está cerrado o no. Pero eso no tiene nada que ver con estrellas individuales, cuyo efecto sobre la luz es minúsculo.

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