Si el universo dejara de expandirse y la materia se paralizara sin colapsarse gravitacionalmente, ¿veríamos entonces la frecuencia original de luz que se emitió durante el Big Bang?

Sí, por supuesto.

La luz del Big Bang tiene un espectro de cuerpo negro y se irradia a prácticamente todas las frecuencias, por lo que, independientemente de la frecuencia del universo primitivo que le interese, todavía está allí. [1] y [2]

A continuación se muestra un gráfico de varios espectros de cuerpo negro donde, cuanto mayor es la temperatura, más a la izquierda se encuentra el pico del espectro del cuerpo negro. En el diagrama puede ver que un cuerpo negro a 10,000 C alcanza un máximo de 0.3 micrones. La luz del Big Bang, la radiación de fondo cósmico (CMB) alcanza un máximo de alrededor de 1,000 micras, por lo que alcanza su punto máximo a la derecha.


Todo esto es independiente de la expansión cosmológica. Detener la expansión hoy simplemente mantendría la intensidad máxima de la radiación de fondo cósmica donde está hoy. A medida que el Universo se expande, las longitudes de onda de la radiación de fondo cósmica se expanden y desplazan el pico en el diagrama cada vez más hacia la derecha.

[1] Su pregunta establece específicamente “entonces veríamos”, lo que implica más que la existencia de la luz, sino su medida. En este caso, el resplandor espectral es básicamente cero.

[2] Su pregunta podría ser interpretada de manera diferente y respondida como un rotundo SÍ. El “pico original”, es decir, el pico temprano en la radiación del cuerpo negro ES el pico en la curva de radiación hoy: es la misma luz, solo que se estira un poco.

No. El cambio rojo cosmológico no se debe al movimiento relativo en el espacio local o en el espacio en general. Se debe a la expansión del espacio. A medida que la luz se ha movido a través del espacio en expansión, las longitudes de onda se han alargado junto con la expansión. Dado que la expansión del espacio experimentado por la radiación cósmica de fondo de microondas (cmb) es aproximadamente un factor de 1100, las longitudes de onda de la radiación también se han expandido en un factor de 1100. Eso hace que las frecuencias sean más bajas en un factor de 1100.

Si la expansión del espacio se detuviera y no se invirtiera, este desplazamiento al rojo cósmico se bloquearía y nunca cambiaría. De lo contrario, si el universo continúa expandiéndose a velocidades cada vez más rápidas, como se esperaba, en millones de años, el cmb se habrá desplazado al rojo aún más.

Por cierto, nunca podremos ver la radiación desde el momento del Big Bang. El universo no se volvió transparente hasta casi 380,000 años después del Big Bang. Ese es el momento en que se originó el cmb.

Por supuesto, como señala Robert Reiland, nunca vemos luz del Big Bang, solo de la era de la recombinación, cuando el universo se enfrió lo suficiente como para que el gas que lo llenaba se volviera eléctricamente neutro y transparente. Y desde entonces esta luz ha viajado unos 13.8 mil millones de años en un universo en expansión, experimentando un desplazamiento al rojo por un factor de 1100. Incluso si el universo mágicamente dejó de expandirse ahora, este desplazamiento al rojo está “congelado”, por así decirlo, no, el cielo No se iluminará de repente.

Sin embargo … miles de millones de años a partir de ahora (si no recuerdo mal, el número real sería alrededor de 46 mil millones de años), cuando la luz de regiones aún más distantes de este gas primordial, emitido en el momento presente, nos llega en el futuro, esa luz habría viajado a través de un universo que no se está expandiendo, lo que significa que habría conservado su frecuencia original.

Ese es un pensamiento aterrador. Significa que en ese futuro universo, sin importar dónde mires, el cielo se irradiaría como un cuerpo negro de 3000 K.

Supongo que es bueno que no haya un mecanismo físico posible que pueda detener la expansión de manera instantánea.