No tenemos una observación directa de esto, ya que las escalas de tiempo involucradas son demasiado largas, y observar en los límites del universo observable es muy difícil, pero de hecho esperamos que las galaxias retrocedan fuera del universo observable . De hecho, durante un tiempo suficientemente largo, esperamos que casi todas las galaxias retrocedan fuera de la vista, excepto algunas muy cercanas, donde nuestra unión gravitacional es suficiente para mantenerlas cerca.
La razón, como mencionas en la pregunta, es la expansión métrica del espacio, cuya velocidad depende de la distancia entre los objetos. Si ejecuta algunos números (puede intentarlo aquí), encontrará que las galaxias a algo así como a 15 mil millones de años luz de distancia están al borde de esta transición. Tenga en cuenta que el universo observable tiene un radio de ~ 45 mil millones de años luz, no 13.8 mil millones, nuevamente debido a la expansión del espacio.
A una velocidad de recesión justo por debajo de la velocidad de la luz, las emisiones de luz de una galaxia se desplazan en gran medida hacia nosotros. Los vemos, eventualmente, pero con un factor de cambio rojo muy alto.
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La galaxia retrocede más rápido a medida que avanza, por lo que finalmente retrocede a la velocidad de la luz. A este ritmo de recesión, su luz no nos alcanzará, ya que el espacio entre nosotros se expande al mismo ritmo que la luz se propaga. Ahora está fuera del universo observable, lo que significa que todas las emisiones futuras están causalmente desconectadas de nosotros, para siempre.
Puede imaginar esto intuitivamente por analogía a correr en la dirección opuesta de una pasarela en movimiento. Imagina que estás corriendo a tu máxima velocidad. Si la pasarela va a una velocidad más lenta, se llega al final, que es como la luz que nos llega. La rapidez con la que corres al final depende de qué tan cerca esté la velocidad de la pasarela a tu velocidad, que es como la cantidad de cambio rojo (la luz siempre viaja a la velocidad de la luz, por supuesto). A tu velocidad exacta, corres en el lugar, que es como nuestra galaxia que retrocede exactamente a la velocidad de la luz. Ahora está desconectado causalmente y nunca puede llegar al final de la pasarela.
Tenga en cuenta que hay una gran cantidad de galaxias que observamos a partir de ahora, pero sabemos que la luz que emiten hoy * nunca nos llegará. Es decir, sabemos que se han retirado fuera del universo observable, pero aún observaremos toda la luz que emitieron antes de eso. Como se mencionó, esperamos que casi todas las galaxias hagan esto con el tiempo, ya que casi todas tienen muy poca gravedad mutua para mantenernos atados.
* Estoy ignorando la relatividad de la simultaneidad aquí por simplicidad, pero estrictamente hablando, no es realmente significativo decir “la luz que emiten hoy”.
