Permítanme decir que esta es una pregunta absolutamente fantástica con una respuesta complicada.
El borde del universo y la estrella más lejana
Usted pregunta si “el borde del universo está tan desplazado hacia el rojo que desaparece de la vista”. En primer lugar, no sabemos si el universo tiene una ventaja. Se cree que no tiene uno . Nuestra mejor suposición actual es que el universo es infinito o se envuelve sobre sí mismo.
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Del mismo modo, no hay una estrella más lejana per se. Sin embargo, hay una estrella más distante que podemos ver.
La estrella más lejana conocida
A medida que avanza más y más, las mediciones de desplazamiento al rojo se hacen más difíciles porque cada vez es más difícil saber cuál era el espectro de emisión original del objeto. El “evento cósmico” más desplazado hacia el rojo que hemos observado que tenemos una medición precisa del desplazamiento al rojo es una explosión de rayos gamma llamada GRB 090423. (No es realmente una estrella, lo sé. Lo siento). Está en el desplazamiento al rojo 8.2, que corresponde a a unos 13 mil millones de años luz de distancia.
Si observa las medidas de las que estamos menos seguros, puede encontrar UFD-39546284 (https://en.wikipedia.org/wiki/UD…), que creemos que es una galaxia en el desplazamiento al rojo 12. Eso corresponde a aproximadamente 14 mil millones de años luz de distancia.
¿Ir más lejos? ¡No hay tiempo!
Se dice que el universo observable tiene aproximadamente 96 mil millones de años luz de radio. Si el universo no tiene borde, ¿por qué no podemos ver más allá de eso? ¿Es solo porque la luz se pone demasiado tenue? ¿Es porque, como usted sugirió, la luz se desplaza tan hacia el rojo que desaparece? La idea del desplazamiento al rojo es buena. Y volveré a eso. Pero, sorprendentemente, la respuesta es ninguna.
¡La razón por la que no podemos ver más allá de aproximadamente 96 mil millones de años luz es porque el universo tiene solo unos 14 mil millones de años! Imagine que hubo un Big Bang y justo después del Big Bang, el universo apareció con infinita extensión. (Esto probablemente no sea realmente exacto, pero corre con él.) E imagina que inmediatamente después del Big Bang, algunos alienígenas a 15 mil millones de años luz intentaron enviarnos una señal usando un láser. (Ahora estoy siendo completamente absurdo, pero corre con eso.) Dado que la luz viaja a una velocidad finita (la velocidad de la luz), la luz tardará 15 mil millones de años en alcanzarnos.
¡Pero solo han pasado 14 mil millones de años! Entonces esos extraterrestres no podrían enviarnos una señal.
Pero espera … ¿no dije que el universo observable tiene NOVENTA Y SEIS billones de años luz? ¿Por qué es ese número mayor de 14 mil millones de años luz? ¡La respuesta es, por supuesto, que el universo se expandió en esos 14 mil millones de años! Entonces, si nuestros extraterrestres estaban a 14 mil millones de años luz de distancia hace 14 mil millones de años, ahora están a unos 96 mil millones de años luz de distancia.
Infinito desplazamiento al rojo y el horizonte cosmológico
La razón por la que podemos usar el desplazamiento al rojo como medida de la distancia es porque el universo se está expandiendo. Y esto significa que los objetos que están lejos de nosotros se alejan más rápido de nosotros y la luz que emiten se desplaza más hacia el rojo cuando llega a nosotros.
Afortunadamente, hay infinitos tonos de “rojo”, por lo que siempre que la luz se desplace hacia el rojo en una cantidad finita, podemos (al menos en principio) observar la luz.
Pero el universo no solo se está expandiendo, se está acelerando. (¡Y no tenemos idea de por qué! Si has oído hablar de la energía oscura, ese es el nombre que le dimos a la misteriosa causa de la aceleración). No está acelerando muy rápido, pero sigue acelerando. Y esta aceleración lo cambia todo. Ahora para fuentes extremadamente distantes , el efecto de desplazamiento al rojo se amplifica. Y para las fuentes que están lo suficientemente distantes, la amplificación puede ser infinita, de modo que la luz de una fuente muy, muy, muy distante nunca nos alcance en absoluto.
Esto se llama horizonte cosmológico y es extremadamente similar al horizonte de eventos de un agujero negro.
Actualmente, la distancia requerida para un desplazamiento hacia el rojo tan grande es mucho mayor que el radio de 14 mil millones de años luz del universo observable. Pero en principio, está ahí.
(DESCARGO DE RESPONSABILIDAD: si el universo es finito, puede que aún no exista un horizonte cosmológico, pero eventualmente aparecerá a medida que el universo se expanda).