¿Por qué tenemos el concepto de universo observable si calculamos los eventos que tuvieron lugar hace 13.8 mil millones de años ahora a 46 mil millones de años luz?

Para decirlo lo antes posible, es cierto que el universo real es más grande que el Esfera del radio de 46 mil millones de años luz de los que hablamos, y las cosas más allá de esto no han tenido suficiente tiempo para reflejar la luz que nos puede alcanzar, en el 13.8 mil millones de años de existencia.

O, supongo, la mejor manera de explicarlo es; Veo que entiendes que el universo tiene una expansión acelerada, y que el padre se aleja de algo, cuanto más rápido se aleja de nosotros. Entonces, más allá de cierto punto, la velocidad de esa expansión es más rápida que la velocidad de la luz misma (No, esto no rompe la barrera de ‘la velocidad de la luz es la velocidad máxima’, porque esa regla se aplica a los objetos que se mueven por el espacio, pero aquí el espacio mismo se está expandiendo) y, debido a razones obvias, las cosas que se alejan de nosotros más rápido que la velocidad de la luz no pueden ser observadas por nosotros, pase lo que pase. Pero, eso no es lo único. La velocidad de la luz es el límite máximo. Si algo se aleja de ti más rápido que la velocidad de la luz, no solo no puedes verlo, no puedes interactuar con él de ninguna manera. no te llegará ningún tipo de campo con el que interactúe; nada. Ninguna información al respecto puede llegar a usted. Entonces, se ha ido, para todos los efectos. Y no hay nada que puedas hacer al respecto. Por lo tanto, es “inobservable”. Entonces, lo que no es, se llama nuestro Universo Observable , que es solo una Parte del Universo entero.

Los astrónomos han medido que la edad del universo tiene aproximadamente 13.8 mil millones de años. Debido a la conexión entre la distancia y la velocidad de la luz, esto significa que pueden mirar una región del espacio que se encuentra a 13.8 mil millones de años luz de distancia. Al igual que una nave en el océano vacío, los astrónomos en la Tierra pueden girar sus telescopios para mirar 13.8 mil millones de años luz en todas las direcciones, lo que coloca a la Tierra dentro de una esfera observable con un radio de 13.8 mil millones de años luz. La palabra “observable” es clave; la esfera limita lo que los científicos pueden ver pero no lo que hay allí.

Pero aunque la esfera parece tener casi 28 mil millones de años luz de diámetro, es mucho más grande. Los científicos saben que el universo se está expandiendo. Por lo tanto, si bien los científicos podrían ver un lugar que se encuentra a 13.8 mil millones de años luz de la Tierra en el momento del Big Bang, el universo ha seguido expandiéndose durante su vida útil. Hoy, ese mismo lugar está a 46 mil millones de años luz de distancia, lo que hace que el diámetro del universo observable sea una esfera de alrededor de 92 mil millones de años luz. [1]

Notas al pie

[1] ¿Cuán grande es el universo?

El universo se ha expandido desde el Big Bang.

Pero, ¿qué queremos decir con un universo en expansión?

Los objetos se alejan unos de otros y cuanto más se separan, más rápido se alejan unos de otros.

Para tener una idea de esto, tome una lámina de goma y marque puntos a intervalos de 2 cm. Ahora estírelo para que los intervalos aumenten a 4 cm en un segundo. La distancia entre 2 puntos consecutivos habría aumentado en 2 cm. Aquí viene la parte divertida: la distancia entre puntos alternos era de 4 cm al principio y en un segundo aumenta a 8 cm, lo que le da una velocidad de 4 cm / s en comparación con los 2 cm / s de los puntos consecutivos.

Entonces, a cierta distancia hipotética, la velocidad a la que un objeto se aleja de nosotros debe exceder la velocidad de la luz.

Esto significaría que un fotón de ese objeto nunca nos alcanzaría.

Imagina esto, estás corriendo, a una velocidad constante, después de un autobús acelerado. Si comienza a correr poco después de que pase, es posible que pueda subir al autobús, pero digamos que no estaba lo suficientemente alerta y que el autobús estaba a 100 m de distancia cuando se dio cuenta. Dudo que alguna vez te pongas al día, incluso después de un período infinito de tiempo, ya que estás atascado en un cierto límite de velocidad mientras el autobús acelera sin ninguna restricción.

Este es el caso exacto con nuestro universo. Los objetos más allá de 46 mil millones de años luz se alejan de nosotros más rápido que la velocidad de la luz, por lo que no podemos recibir ningún fotón de ellos y no podemos observarlos. ¿Pero eso significa que no existen? Ellas hacen. Todo lo que existe viene bajo el Universo. Todo lo que podemos ver viene bajo el Universo observable.

Nota: Para aquellos que mencionarían el límite de violación de causalidad (velocidad de la luz) de acuerdo con la Relatividad Especial. Me gustaría señalar que no son los objetos los que se mueven, sino el espacio entre ellos que se expande. La relatividad especial no restringe el espacio vacío.

Porque la luz se mueve a una velocidad que, si bien es absoluta para el Universo, es muy finita.

Y debido a que la velocidad de expansión neta del Universo es en realidad más rápida que la velocidad de la luz.

Usando el hardware más avanzado que tenemos, es posible ver ~ 13.79996 mil millones de años en su pasado. ¿Por qué no cito 13.800 millones de años como otros respondedores? Porque parecen haber olvidado que cuando surgió la luz, el Universo tenía unos 380,000 años, y antes de que el Universo infantil hubiera estado oscuro, al menos para los ojos humanos. De acuerdo, eso no es una gran diferencia, pero piense cuán lejos ha llegado la raza humana en el mismo período de tiempo.

Sin embargo, la velocidad de expansión neta del Universo es en realidad más rápida que la de 186,282 millas / segundo o 400,000 km / segundo de la luz. No tengo las cifras a mano, pero creo que es sustancialmente más rápido. ¿Cómo? Probablemente porque el espacio-tiempo no es importante.

De todos modos, el Universo Observable tiene un radio de ~ 46 mil millones de años luz, como han dicho otros, tal vez porque las áreas locales (cósmicamente hablando) del espacio-tiempo se están expandiendo más lentamente que el promedio. Pero más allá de eso, la rápida expansión del cosmos significa que la luz de las estrellas, las galaxias o incluso los cuásares que comienza su viaje, digamos, a 100 mil millones de años luz de distancia, no puede alcanzarnos y nunca nos alcanzará.

Alguien me preguntó hace un tiempo (en la vida real) por qué los astrofísicos dicen que nunca podemos llegar al borde de todo el Universo. Puesto en el lugar, y sabiendo que esa persona era curiosa pero no muy brillante, construí la siguiente analogía que creo que podría ser útil aquí (he usado esto antes, respondiendo una pregunta similar aquí en Quora):

Imagine que está viajando por una carretera de una longitud dada A a una milla fija por hora. El tiempo que toma atravesar todo el camino sería A dividido por su velocidad, por lo que si el camino tuviera diez millas de largo, tardaría diez horas en recorrerlo. (Diez dividido por uno sigue siendo diez).

Pero, ¿qué pasaría si, por cada milla que recorriera, aún a una milla fija por hora, la carretera se alargara diez mil millas ? Nunca llegarías al final.

Eso, aunque reconozco libremente la naturaleza simplificada de mi escenario, es una analogía aceptable de la razón por la cual la luz de los confines del Universo no puede llegar a nosotros aquí en la Tierra.

Este es un resultado directo de la velocidad finita de la luz: el universo tiene solo 13.8 mil millones de años, por lo que no podemos ver más de 13.8 mil millones de años luz, ya que la luz solo ha viajado el tiempo suficiente para alcanzarnos desde estas distancias (esto es la distancia máxima a la que podemos observar un objeto, por lo tanto, universo observable. Sin embargo, debido a que la luz que vemos desde estas grandes distancias es tan antigua, no estamos viendo estas galaxias distantes como son ahora, las estamos viendo como eran 13.8 mil millones Hace años luz. Mientras tanto, se han estado acelerando lejos de nosotros, y podemos calcular su distancia actual en 46.500 millones de años luz, a pesar de que no podemos observar nada a esta distancia. Nada más distante que esto no tenemos conocimiento de , de ahí el término universo conocido.