¿Cómo podemos diferenciar entre la velocidad de un objeto que se aleja de nosotros y el incremento de la distancia a un objeto debido a la expansión del espacio?

¿Cómo podemos diferenciar entre la velocidad de un objeto que se aleja de nosotros y el incremento de la distancia a un objeto debido a la expansión del espacio?

La expansión del espacio y el movimiento a través del espacio tienen un efecto sobre el desplazamiento al rojo medido de la luz desde un objeto dado, pero esos efectos no son los mismos.

El cambio Doppler , que es el cambio debido al movimiento físico real a través del espacio, depende solo de la velocidad de la fuente en el momento de la emisión en relación con el observador en el momento de la observación.

El desplazamiento al rojo cosmológico , que es el cambio debido a la expansión del espacio, depende del factor total por el cual el Universo se expandió durante todo el tiempo de viaje de la luz.

Como ejemplo de “juguete”, considere una situación en la que tenemos cambios muy “espasmódicos”: la distancia es constante, luego la fuente emite un pulso de luz a una frecuencia determinada, luego la distancia aumenta rápidamente durante un período de tiempo (hasta , digamos, 10% más grande que su valor inicial), luego la distancia se vuelve constante nuevamente, y luego se observa el pulso.

Si el cambio en la distancia se debió a la expansión del espacio, entonces habrá un desplazamiento al rojo de [matemática] z = 0.1 [/ matemática] (es decir, la longitud de onda observada será 1.1 veces la longitud de onda emitida).

Si, en cambio, el cambio en la distancia se debió al movimiento (ya sea de la fuente o del observador), entonces no habrá desplazamiento al rojo en absoluto, porque ninguno de los movimientos fue durante la emisión u observación. *

En realidad, por supuesto, las variaciones no son tan extremas. Sin embargo, existen . Para distancias relativamente cortas, la diferencia es demasiado pequeña para medir, pero para distancias más grandes, la diferencia se vuelve bastante dramática.

Para los detalles matemáticos, ver: http://burro.astr.cwru.edu/Acade…

[*] Si los cambios se deben a una combinación de la fuente y el observador en movimiento, entonces el desplazamiento al rojo ya no se garantiza que sea cero. De hecho, podría ser literalmente cualquier cosa, ya que depende de una comparación de velocidades en dos momentos diferentes.

Realmente no puedes.

El modelo estándar de cosmología representa la distancia a un objeto remoto como

d = a (t) δ (t),

donde a es un factor de escala adimensional y dependiente del tiempo que cambia de acuerdo con la relatividad general (expansión). La velocidad radial del objeto es la derivada del tiempo.

v = tasa de cambio (aδ)

= a • tasa de cambio (δ) + δ • tasa de cambio (a)

= v [local] + Hd,

donde H (constante de Hubble) = tasa de cambio (a) / a

Para las galaxias cercanas, tenemos una escalera de velas estándar para estimar la distancia, y podemos estimar la velocidad radial v (digamos desde el desplazamiento al rojo). La velocidad local es entonces v – Hd.

Por lo tanto, diferenciar la “velocidad” del “incremento de la distancia a un objeto debido a la expansión del espacio” es fácil: obtenga una medición de velocidad independiente y quite la parte que predice el modelo (la velocidad de expansión).

El problema: no funciona lo suficientemente lejos como para significar algo. Es posible que tenga, desde Cefeidas, Gigantes RR Lyrae o Supernovas Tipo 1a, una distancia en la que cree. Pero también necesita saber la verdadera velocidad radial, y no del desplazamiento al rojo. Suficientemente cerca (donde la velocidad del Hubble es pequeña), el desplazamiento al rojo da velocidad directamente; más lejos, nos da, por el mecanismo del Hubble, la distancia de expansión (y la velocidad del Hubble). Pero estamos buscando la diferencia entre la velocidad “directa” y la velocidad del Hubble, una distinción que el mecanismo no admite.

La conclusión es que el modelo cosmológico, construido por primera vez por Friedmann en 1922, es aún hoy, ha sido revisado más recientemente por los resultados del satélite Planck el año pasado, una simplificación absoluta del mundo, imponiendo supuestos (homogeneidad, isotropía) que, por diseño, enterrar la pregunta que aquí se hace.

El modelo es maravilloso en muchos sentidos, pero sobre todo es calculable, su mayor fortaleza. Pero no todo en el mundo está en él.

Disculpe amigos … todas las respuestas básicamente dicen que ‘ realmente no podemos notar la diferencia.

Pero, ¿no es la hipótesis de que es una expansión del espacio, en lugar de un simple movimiento (ahora hay una gran palabra!)? Esto se basa en la observación de que el “movimiento” ha sido, en promedio, más que la velocidad de la luz.

En otras palabras, en lugar de discutir la semántica y reflexionar sobre temas metafísicos … no podemos decir:

“La única forma en que esto podría estar sucediendo es expandiendo el espacio”.

Ahora, sobre otra pregunta. SI las galaxias distantes viajan a una velocidad superior a la de la luz, ¿hay propiedades que observemos (sin incluir los cambios de luz medidos) que muestren evidencia de dilatación del tiempo?

¿Qué tal el análisis de los espectros? Sé que no podemos elegir estrellas individuales en galaxias distantes, pero seguramente … ¿alguien tiene evidencia a favor o en contra de los factores de dilatación del tiempo en objetos distantes?

Madre Gaia: “Pat, me estoy aburriendo … ¡y cuando me aburro …!

Todas las galaxias distantes se están alejando de nosotros. Algunas galaxias locales se están moviendo hacia nosotros. Debido a que todas las galaxias a cierta distancia de nosotros están retrocediendo a una velocidad menos igual, nos referimos a esto como la expansión del espacio. Creemos que algunas galaxias distantes se están alejando de nosotros a una velocidad mayor que la de la luz. Dado que la Relatividad Especial dice que nada puede viajar a través del espacio a una velocidad mayor que la luz, decimos que estas galaxias no se mueven a través del espacio a una velocidad mayor que la de la luz, el espacio “en sí mismo” se está expandiendo.

La expansión del espacio frente al movimiento a través del espacio es simplemente un paradigma o una forma de pensar sobre el movimiento de las galaxias o la expansión del espacio. Entonces, para responder a su pregunta, determinaríamos la distancia del objeto a nosotros, aplicaríamos el factor de expansión de Hubble o Flujo de Hubble apropiado para esa distancia y lo asignaríamos a la expansión y aplicaría el resto de la velocidad (ya sea positiva o negativa) como movimiento local.

Velocidad observada – Flujo de Hubble = Velocidad local (la velocidad relativa a otras galaxias en la vecindad del objeto).

Las matemáticas son las matemáticas. La velocidad es la velocidad. La velocidad es la velocidad. A cierta distancia de la Tierra, las galaxias se alejan de la Tierra a una velocidad mayor que la velocidad de la luz. Lo que significa que hay una esfera del universo “observable” frente al universo “entero”.

El desplazamiento al rojo de una galaxia distante permite calcular su velocidad de recesión, v. Las mediciones del brillo aparente de las estrellas variables Cefeidas, o supernovas de tipo 1a, nos permiten calcular su distancia, d. Hubble descubrió que estas dos variables satisfacen una ecuación muy simple; v = Hd, lo que llevó a la idea del universo en expansión: H se conoce como la constante de Hubble.

Si un objeto se aleja de nosotros, a través del espacio, su velocidad sería mayor que la dada por la ecuación anterior, es decir

v> Hd, donde v es la velocidad del objeto yd es su distancia de nosotros.

Simple: haciendo los cálculos.

La tasa actual de expansión del espacio es de aproximadamente 2 kms por segundo por cada millón de millones de kms de distancia, el observador.

Entonces, si algo se aleja de usted en el transcurso de, por ejemplo, 10 segundos, y se aleja de 1 metro de distancia de usted, por ejemplo, a 100 metros de distancia (respondiendo a una velocidad de aproximadamente 30 km / h) alejarse de usted debido a la expansión del espacio = (10 segundos por 2 kms por 0.1 km dividido por diez a la potencia 18) = dos veces 10 a la potencia menos 18 kms, o 2 veces 10 a la potencia menos 15 metros ( aproximadamente 50,000 veces más pequeño que un angstrom), o aproximadamente del tamaño de un neutrón, adquirido en el transcurso de los 10 segundos.

Supongo que al comparar su relativa recesión con otros objetos que se alejan de nosotros, podemos calcular la tasa de expansión del universo y luego saber cuánta velocidad se debe a su movimiento real.

De lo contrario, toda recesión es recesión y no podemos saber si se debe a la expansión del universo o al movimiento real del objeto.

Eso es lo que pienso.

More Interesting

¿Qué pasaría si conduzco mi automóvil a la velocidad de la luz y enciendo las luces delanteras? ¿Los fotones viajarían al doble de la velocidad de la luz?

¿Algo que viaja a la velocidad de la luz vive para siempre, de modo que la luz en el universo vive para siempre, incluso después de que toda la materia en el universo haya muerto?

Si viajo a la velocidad de la luz a una galaxia distante, ¿no debería ser yo quien envejecería más rápido que las personas en la Tierra?

El espacio se comporta como un fluido. Las órbitas de los planetas son las mismas que las migajas que circulan alrededor de un desagüe. ¿Podría el espacio ser fluido, entonces, y la masa simplemente 'tapones'?

Cómo calcular la energía necesaria para viajar a velocidades superiores a c

Supongamos que actualmente viajamos a [matemáticas] 99.99999 \% [/ matemáticas] la velocidad de la luz. ¿Hay alguna manera de que podamos saber?

¿Qué es lo más loco que puede suceder cuando viajas cerca de la velocidad de la luz?

Si un objeto hipotético lograra ir más rápido que la luz, ¿crearía un boom 'ligero'?

¿Es incluso teóricamente posible viajar a planetas a años luz de distancia?

¿Cómo se mueve nuestro cerebro a una velocidad cercana a la luz?

¿Por qué cuando barre una luz láser a través de la luna (el punto viaja más rápido que la luz) no se arquea de la misma manera que el agua cuando barre su automóvil (sería más lento que la luz)?

Pregunta hipotética: una sonda Starshot de Alpha Centauri golpeó la tierra al 20 por ciento de la velocidad de la luz, ¿qué daño causaría?

¿Cómo se relaciona la relatividad con viajar a la velocidad de la luz y el tiempo?

¿Es la velocidad de la luz una aproximación o exacta?

¿Alguien puede dar una explicación de cómo sabemos que la velocidad de la luz es la misma en otras galaxias que en la nuestra?