Si las galaxias se alejan a una velocidad cercana a la de la luz debido a la energía oscura, ¿no deberían expandirse también? ¿Y la masa los retrasaría?

La expansión cósmica por lo general (explicaré a continuación lo que quiero decir con “generalmente”) no implica alguna “fuerza de expansión”. Las cosas que están en reposo una con respecto a la otra, las cosas que están unidas entre sí (por gravedad, por otras fuerzas) no se separarán. Una forma de pensar en la expansión cósmica es que todos los fragmentos de materia recibieron una “patada” inicial del Big Bang, y desde entonces, han estado volando libremente, pero disminuyendo la velocidad debido a su gravedad mutua. De hecho, algunas cosas dejaron de alejarse unas de otras por completo: galaxias unidas entre sí por la gravedad, estrellas dentro de una galaxia, planetas alrededor de una estrella, átomos y moléculas de materia sólida.

OK, esta imagen clara es cierta siempre que la materia sea materia “ordinaria” (sea visible u “oscura”), con una presión pequeña o cercana a cero. La energía oscura tiene presión negativa. Las cosas con presión negativa exhibirán lo que equivale a la gravedad repulsiva: si todo el universo contenido fuera energía oscura, la expansión se aceleraría, no se ralentizaría.

La energía oscura tiene otra propiedad: su densidad de energía (energía por unidad de volumen) permanece constante. No es así como se comporta la materia normal: a medida que el universo se expande y su volumen aumenta, la densidad de la materia normal disminuye (la misma cantidad de material en más volumen). Por esta razón, incluso si el universo comienza con una cantidad relativamente pequeña de La energía oscura, a medida que se expande, puede llegar al punto donde la energía oscura abruma la materia ordinaria. En ese punto, la expansión estará determinada principalmente por la energía oscura, y comienza a acelerarse. Nuestro universo supuestamente alcanzó este punto hace unos 4-5 mil millones de años.

Sin embargo … tome un sistema enlazado, como el cúmulo local de galaxias. No se está expandiendo. Su densidad de masa-energía es lo que es, y es más grande que la energía oscura. Entonces … aceleración o no, los sistemas enlazados no se ven afectados.

Excepto (y esto es a lo que me refería en mi párrafo inicial) … existe la posibilidad de que la energía oscura no sea solo la vieja energía oscura, sino la llamada energía fantasma, con una presión aún más negativa. La energía fantasma es realmente extraña: a medida que el universo se expande, la densidad de energía de la energía fantasma aumenta . Si esto sucede, incluso los sistemas ligados no se verán afectados: en el llamado universo Big Rip , la energía fantasma eventualmente abrumará incluso la gravedad de los sistemas ligados, primero los cúmulos, luego las galaxias, luego los sistemas solares, las estrellas y los planetas, y en última instancia, incluso el molecular y fuerzas atómicas vinculantes. Pero realmente no hay razón para creer que exista energía fantasma, de hecho, esta inestabilidad es una buena razón para creer que no existe.

Ya sea debido a la “energía oscura” u otra cosa, la expansión del universo es muy mal entendida: no es una forma de locomoción, el movimiento de un objeto a otro lugar. Es la expansión del espacio-tiempo mismo. Pero tal expansión es demasiado pequeña para medir incluso el tamaño de una galaxia, solo se puede medir a distancias mucho mayores, como las distancias entre galaxias distantes.

Digo “entre galaxias distantes” porque a la distancia entre nosotros y la galaxia de Andrómeda, la expansión aún es lo suficientemente pequeña como para ser difícil de medir.

Pero a estas alturas la implicación debería ser clara: no, las galaxias en sí mismas no se ‘expanden’. La expansión ciertamente no agrega masa a las galaxias.

Las galaxias no se están acelerando. El espacio-tiempo en el que están se está expandiendo. La analogía habitual son las pasas en una hogaza de pan. Y la expansión excede la velocidad de la luz, como en el fondo cósmico de microondas. Localmente, la gravedad es más fuerte que la expansión del espacio, por lo que la materia en la galaxia no “siente” la expansión.

La gente que descubrió el universo Acelerante estaba midiendo la “masa que los ralentizaba”, ya que la gravedad actúa a escala cósmica y se esperaba que frenara la expansión. Pero la realidad no es tan simple 🙂

Aquí hay una gran página de explicación en anu.edu.au

Las galaxias no se mueven. Todos los otros son. ¡Si eso tiene sentido!

El universo no se mueve, se está expandiendo.
Las galaxias no se mueven, solo se alejan unas de otras.
Así es como pueden parecer que se separan más rápido que la velocidad de la luz.

Su posición relativa entre sí está cambiando más rápido que c, pero no tienen que moverse para que eso suceda.

¡No es divertido!

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