¿Qué parte de la expansión del Universo se debe a que el espacio se expande en comparación con las galaxias que se alejan unas de otras en el espacio?

Como dijo Brent Follin, en promedio, la expansión se debe completamente a la expansión. Pero parece que el meollo de su pregunta está en el subtítulo: “Si el desplazamiento al rojo es la única herramienta para medir objetos que se alejan unos de otros, ¿cómo podemos determinar cuánto de este desplazamiento al rojo es causado por los objetos que se mueven frente al espacio que se expande en sí mismo? ? ”

Entonces voy a responder eso. Es una respuesta bastante simple: estadísticas.

Tomemos un grupo de objetos celestes. Queremos saber cuánto de su movimiento se debe a la expansión. Por lo tanto, suponemos que su movimiento proviene de solo dos factores, la expansión universal y el movimiento aleatorio. (Aleatorio es quizás un término engañoso. Normalmente distribuido sería mejor). Si ese es el caso, calcular la expansión es bastante simple. ¡Solo tomamos el promedio! Sobre una muestra apropiadamente grande, el promedio de una distribución normal es simplemente cero, por lo que el promedio de todo el movimiento es, por lo tanto, igual al promedio del movimiento debido a la expansión.

Ahora, cuando tomamos estas medidas, debemos tener mucho cuidado de mirar solo los objetos que están a la misma distancia de nosotros. La expansión universal depende de la distancia, por lo que si tomamos el promedio sobre una gran muestra de cuerpos celestes que no tienen una distancia particular de nosotros, no obtendremos nada realmente útil.

También debemos tener cuidado con la gravedad. Al tomar nuestra muestra, debemos tener cuidado de mirar solo objetos muy alejados de nosotros. Esto se debe a que la gravedad tiene un efecto mucho más fuerte a distancias cortas. Pero la fuerza gravitacional decae con la distancia [matemáticas] a_g \ propto \ frac {1} {r ^ 2} [/ matemáticas], mientras que la aceleración expansiva aumenta con la distancia. [matemáticas] a_e \ propto r [/ matemáticas]. Esto significa que si bien la gravedad es muy fuerte, cuando observamos galaxias muy distantes, el efecto de la gravedad de nuestra galaxia es insignificante. Sin embargo, tenemos que mirar bastante lejos. El punto de inflexión entre la gravedad y la expansión (donde la expansión separa los objetos más rápido que la gravedad los une. Esto depende de la masa involucrada, por supuesto) es de alrededor de 50 millones de años luz. Eso está bastante lejos, pero aún nos deja mucho que ver.

(Si alguien que se especializa en Astronomía pudiera confirmar o corregir este último hecho, hágalo. Estoy basando este número en el hecho de que el Supercúmulo de Virgo tiene un radio alrededor de ese tamaño, y los supercúmulos no se formarían si la expansión dominara en esa escala).

Podría ser difícil y preguntarte: ¿cuál crees que es la diferencia entre las dos posibilidades?

Pero no lo estaré, la respuesta es que depende del modelo cosmológico. Hay componentes similares a la velocidad y componentes de expansión del espacio mismo que contribuyen a los desplazamientos al rojo de casi todas las galaxias fuera de la nuestra.

Lo que pasa con la relatividad general es que localmente el espacio-tiempo parece un espacio invariante plano de Lorentz, y para distancias pequeñas y campos gravitacionales débiles, podemos pensar en distancias de una manera perfectamente ordinaria. Podemos hablar sobre distancias relativas y velocidades relativas siempre que la gravedad sea bastante débil y las cosas no estén demasiado separadas en el tiempo o el espacio.

Pero cuando admitimos que la curvatura del espacio-tiempo es posible, estas suposiciones pueden simplemente fallar por completo en escalas de distancia muy grandes: no hay una noción significativa como la velocidad relativa entre dos galaxias muy lejanas en relatividad general, simplemente no está bien definida , la velocidad relativa a grandes distancias depende del sistema de coordenadas y, por lo tanto, depende de la naturaleza de la cosmología.

Tampoco existe una noción bien definida de distancia relativa entre objetos muy distantes. Hay varios tipos de distancias, más de un tipo, que pueden ser y se discuten, pero debe enfrentar el hecho de que cuando observa una galaxia cuya luz ha tomado el orden de 13 mil millones de años para llegar a nosotros (la más distante Las galaxias observadas están ahora en un desplazamiento hacia el rojo de aproximadamente 7.5 correspondiente en el modelo cosmológico estándar a un tiempo de retrospectiva de aproximadamente 13 mil millones de años, o unos 500,000 millones de años después del Big Bang). No se puede saber dónde está esa galaxia “ahora”.

Donde está ahora depende de toda la historia del universo. Ahora, la cosmología estándar sugiere que la expansión del universo se está acelerando actualmente, por lo que la distancia de comoving (comoving con la expansión de Hubble) a esa galaxia observada en el corrimiento al rojo 7.5 ahora es de aproximadamente 30-40 mil millones de años luz.

Seamos realistas: no se puede hacer una cinta de medición gigantesca y volar en una nave espacial durante 40 mil millones de años luz, a una de esas galaxias de 13 mil millones de años, y hacer una medición real y ver qué tan lejos llega realmente esa distancia ser cuando llegues allí. Simplemente no es posible. Para cuando llegues allí, la galaxia ya se habrá alejado (o el espacio se habrá expandido, puedes elegir).

En promedio, el 100% se debe a la expansión del universo. Es cierto que las galaxias que usamos para medir el desplazamiento al rojo tienen velocidades peculiares que contribuyen, pero están en direcciones arbitrarias y se cancelan en una muestra lo suficientemente grande. Entonces, si define la tasa de expansión del universo como

[matemática] H = \ frac {1} {N} \ sum _ {{\ rm galaxias \,} i} ^ N \ hat {H} _i [/ ​​matemática], entonces [matemática] H [/ matemática] es 100% de origen cosmológico como [math] N \ rightarrow \ infty [/ math].

Los objetos mismos tienden a agruparse, causados ​​por la gravedad. De hecho, podemos ver que esto sucede y medirlo en escalas de varios cientos de millones de años luz. Al observar escalas aún más grandes, la gravedad causó que la ‘agrupación’ regional se igualara y el movimiento neto total causado por la gravedad llega a cero. Cualquier objeto de velocidad restante que tenga en esta gran escala (miles de millones de años luz) es causado por la expansión del espacio-tiempo mismo.

Si el espacio / universo se expande a una velocidad no constante, por ejemplo, algunas partes del universo puede viajar más rápido que otras partes debido a puntos calientes gravitacionales / donde la materia oscura y la energía oscura están muy agrupadas, esto retrasaría la expansión / más luz se efectúa de la misma manera para que nada tenga una velocidad constante debido a los baches de velocidad en el espacio, por lo que no sabemos realmente la edad real del universo, solo podría ser la mitad de lo que creemos que es. No importa lo que creamos saber o contar sobre el universo, todo contradice a sí mismo y no tiene sentido. Todos los modelos sobre el universo están programados por el hombre y es por eso que creemos que todo lo que la computadora nos dice como el fondo de microondas / cósmico se supone que es el resplandor posterior del Big Bang, si lo miras, es un mapa en 3D del universo pero no como se dijo, creo que cada punto es en realidad una galaxia y las galaxias vienen en cúmulos y cúmulos de cenas que a su vez cada estrella da microondas y miles de millones de estrellas emitirán una gran nube de microondas y eso es lo que vemos en el mapa de cmb no era el resplandor posterior del big bang, por lo que una vez más se perdió el plomo. ¿Alguien está de acuerdo con estas teorías? Por favor comente y otras teorías / ideas bienvenidas

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