¿Qué pasa si el universo está girando? ¿Cómo podríamos saberlo?

Si el universo está girando, significa que tiene un momento angular neto distinto de cero.

El momento angular es una cantidad vectorial: tiene una dirección.

Si el universo tiene un momento angular neto, eso significa que hay una dirección preferida.

La existencia de una dirección tan preferida sería revelada por observaciones que estudian las propiedades a gran escala del universo. Estos incluyen estudios del fondo cósmico de microondas y estudios de la distribución a gran escala de la materia.

Si bien de vez en cuando, hay investigaciones que supuestamente muestran que tal dirección preferida aparece en los datos, no existen hallazgos concluyentes. Mientras tanto, sabemos por los datos que si hay un momento angular neto, no puede ser muy grande.

Con respecto a dos objetos que orbitan entre sí en un universo que de otra manera estaría vacío … incluso a nivel newtoniano se podría decir que algo anda mal. Si son objetos extendidos, experimentarían fuerzas de marea debido a la gravedad del otro objeto. Incluso si son puntiagudos, si pusiera una partícula de prueba al lado de uno de ellos, seguiría una trayectoria diferente si su distancia del otro objeto es diferente. Por último, pero no menos importante, si tiene en cuenta la relatividad, existen pequeñas pero profundas diferencias que existen debido a la rotación; estos son medibles en principio, y la velocidad de rotación de incluso un solo objeto giratorio puede determinarse sin ambigüedades (aunque las mediciones pueden requerir una precisión exquisita).

Esto es realmente algo en lo que los astrónomos han pensado bastante.

Ahora hay restricciones muy estrictas, básicamente las más fuertes que provienen de las mediciones del CMB:

Los científicos confirman que el universo no tiene dirección

Ha habido afirmaciones ocasionales de que el Universo tiene algún tipo de rotación preferida, pero ninguna ha resistido el escrutinio.

De alguna manera, las respuestas dadas aquí no han mencionado el principio de Mach. Wikipedia da un relato encantador de la historia de esta idea.

Newton definitivamente opinaba que las fuerzas centrífugas involucradas en dos objetos que orbitan entre sí serían medibles y se podría detectar la rotación.

Mach no estuvo de acuerdo

A Einstein se le ocurrió:

resulta … que la inercia se origina en una especie de interacción entre los cuerpos, en el sentido de sus consideraciones sobre el experimento del cubo de Newton … Si uno gira [una capa de materia pesada] en relación con las estrellas fijas alrededor de un eje que pasa por su centro, surge una fuerza de Coriolis en el interior del caparazón; es decir, el plano de un péndulo de Foucault se arrastra (con una velocidad angular prácticamente inmensurable). [El efecto Lense – Thirring]

Variaciones en la declaración del principio: (Wikipedia) enumera once declaraciones distintas que se pueden llamar principios de Mach.

Los detalles de la pregunta en el comentario dicen:

> Si solo hubiera dos objetos en el espacio y estuvieran orbitando entre sí, parecerían estacionarios sin gravedad el uno al otro, ya que nada mostrará que orbitan entre sí.

Notamos muy rápidamente que giraban tan pronto como intentábamos volar de un objeto a otro. La velocidad angular de una nave espacial que deja un objeto sería tal que perderíamos el otro objeto si intentáramos volar directamente hacia él.

> ¿No se aplicaría eso también con millones de objetos girando juntos?

Eso dependería de qué tan rápido esté girando todo, pero en principio lo notaríamos de manera similar a partir de las observaciones cosmológicas y el fondo cósmico de microondas.

Si estos dos objetos estuvieran orbitando entre sí, entonces habría fuerzas de marea presentes (como las hay entre la Tierra y la Luna, por ejemplo), por lo que es posible decir que hay gravedad presente. Si no se están acercando, deben estar orbitando entre sí.

No se ha medido la rotación. La radiación de fondo cósmica se vería diferente si el universo estuviera girando con una velocidad medible.

Ahora, esto es lo mismo que preguntar si el universo es plano o curvo a gran escala: nuestras mediciones indican un universo plano.

Sin embargo, si el universo gira extremadamente lento o está muy ligeramente curvado, no podríamos medirlo.

Para todas las aplicaciones prácticas, no importa si es extremadamente lento o no gira. Pero para obtener una mejor comprensión de cómo funciona el universo, los científicos desean saber con certeza. Entonces, cuando haya mejores herramientas disponibles, se medirá nuevamente.

Habría una anisotropía en la distribución del giro de las galaxias. Hasta donde yo sé, no se ha observado tal efecto, aunque algunos estudios iniciales dejaron lugar a dudas.

¿Rotación relativa a qué? Ese es el problema. Si dos objetos orbitan entre sí, lo sabríamos, porque vemos sus caminos curvos uno alrededor del otro.

Pero cuando observamos el universo, no vemos una gran curvatura organizada como si estuviéramos en un carrusel. Vemos muchas otras anomalías que nos hacen pensar en materia oscura y energía. Pero nada de eso.

No estoy seguro, pero me imagino que describiría el universo como giratorio, tendrías que decir a qué está girando con respecto.

Realmente no entendemos qué contexto preside nuestro universo, por lo que preguntas como estas realmente aún no tienen respuestas.

Debe ser que con millones de objetos en la sopa, habría interacciones locales que alcanzarían una potencialidad singular.

Pero con esos dos objetos propuestos anteriormente, ya que no habría nada que lo negara, ¿podrían haberse afirmado que movían algún pedazo de materia a la velocidad de la luz? Si, tal vez, sin manifestación física de que eso no fuera así, ¿podría escucharse una gran explosión en todo el mundo? (¡Y algo más!)

Nosotros no Si girara lo suficientemente lento, no podríamos detectarlo. Sin embargo, una rotación tan lenta no tendría efectos detectables (para nosotros), por lo que no tendría sentido (para nosotros).