¿Qué evidencia existe de que el universo se extiende más allá del horizonte de luz cósmica?

La aversión a decir que estamos en el centro del universo no es un problema menor. Si el universo no existe más allá del horizonte cósmico, entonces tendríamos que estar * exactamente * en el centro del universo, y esa es una extraña, extraña coincidencia.

Incluso si estuviéramos en el centro del universo, si tienes un universo en el que tienes una esfera con materia que se corta inmediatamente fuera de la esfera, las ecuaciones gravitacionales serían diferentes y el universo se expandiría de manera muy diferente.

Además, si el universo no es mucho más grande que la esfera visible, entonces la inflación está mal, en cuyo caso tienes muchos problemas. Si el universo no se expandió muy rápidamente, entonces tenemos un gran problema, ya que hay partes del universo que no pueden comunicarse entre sí, pero parecen tener las mismas propiedades, y que una vez podrían comunicarse entre sí es mejor que asumiendo más rápido que la señalización luminosa.

En última instancia, la evidencia se basa en los supuestos de continuidad y consistencia de nuestras leyes de física … Actualmente, el modelo cosmológico puede extrapolarse a una fracción muy pequeña de segundo. Después de eso, la inflación expandió esas partículas originales aparte de muchos factores además de la velocidad de la luz. Eso significa que solo estamos causalmente conectados con la mayoría de la materia y la energía de ese evento durante la fracción de segundo más breve en el universo primitivo. Sin embargo, cualquier patrón nuestro también se habría inflado enormemente. Esto incluye cosas como una diferencia en la cantidad de materia y antimateria.

Para que el modelo sea consistente con lo que observamos hoy en el universo, significa que necesitamos un universo inicial de muchos órdenes de magnitud más grande que el que observamos hoy. Este es un modelo que hasta ahora ha sobrevivido a todos nuestros intentos de refutarlo e intenta confirmarlo. Por lo tanto, es bastante razonable concluir que el modelo es correcto.

¿Pero eso realmente significa que el universo es mucho más grande de lo que podemos observar? Realmente no. Podría haber una discontinuidad solo un metro más allá de lo que observamos. A medida que el universo se expandió en esa discontinuidad, se recuperó, destruyó, etc. ¿Cómo sabríamos si se ha expandido en el pasado estando conectado causalmente? Nosotros no lo haríamos. Simplemente asumimos la navaja de afeitar de Occam y descartamos esta posibilidad como demasiado complicada de afirmar sin alguna evidencia de apoyo.

Hay alguna evidencia de que puede haber masas más allá de nuestra vista. En algunas áreas del cielo, las galaxias muy distantes parecen tener un flujo neto como si estuvieran siendo arrastradas por algún bpmass más allá de nuestra vista. Esto aún no es una medida muy segura.

Sin embargo, lo mejor de los siglos pasados ​​ha sido movernos del centro. Desde que Jeruaslem es el centro de todo, hasta la Tierra, el Sistema Solar y nuestra Galaxia, hemos colocado sucesivamente algo importante para que esté en el centro de todo, solo para demostrar que está equivocado. Sin evidencia de lo contrario, sería lógico extrapolar de la historia para decir que si el universo tiene un centro (que dudo) no estamos en eso.

Tienes razón, no hay evidencia de nada fuera de nuestro cono de luz, también conocido como el universo observable. Sin embargo, creer que estás en el centro es pura arrogancia. Estás, por definición, en el centro de tu cono de luz, lo que equivale a decir “¡Estoy aquí!” No hay evidencia de nada que pueda ser el centro del universo. Es un concepto inútil.

Hay un par de principios que han guiado la investigación cosmológica llamada isotropía y homogeneidad. La isotropía significa que el universo es el mismo en todas las direcciones y la homogeneidad significa que los contenidos son más o menos similares en todas partes. Esto significa que la cantidad de energía / materia era aproximadamente la misma en todas partes originalmente, por lo que la densidad de galaxias que forma la materia es casi la misma en todas partes. También significa que las leyes de la física y cosas como la constante gravitacional son las mismas en todas partes. Estas son suposiciones, o al menos fueron suposiciones inicialmente; se ha observado que se mantienen bien observacionalmente, aunque, por supuesto, ninguno de los supuestos se puede probar fuera de nuestro cono de luz.

La razón por la que fueron elegidos es en parte una reacción a la visión religiosa de que la tierra está en el centro del universo. Esta es la idea de que tenemos una posición “privilegiada” o especial en el universo. Es una idea tensa. La cosmología moderna querría que esto se probara en lugar de suponerse o leerse de un libro. Esta también es una “hipótesis nula”, la suposición más simple. Como estrategia de investigación, requiere que cualquier cosa que rompa este supuesto se demuestre claramente. Nuestras observaciones del universo se debilitan progresivamente con la distancia, que es una fuente potencial de sesgo. Esta suposición protege contra esa fuente de sesgo.

Hasta donde yo sé, las suposiciones se han mantenido bastante bien. La densidad a gran escala de galaxias / materia parece bastante constante, la radiación de fondo cósmica tiene un notable grado de isotropía, y las velocidades de las galaxias, también conocida como la expansión del universo, parecen bastante constantes de un lugar a otro. Hay algunas observaciones que sugieren que puede haber alguna variación en el patrón de velocidad a escalas muy grandes; Esto se basa en datos incompletos y se está investigando más a fondo. Puede ser un error de muestreo, pero si se mantiene, rompe las suposiciones que es Big News. Esperamos que el Big Bang produzca un universo uniforme. Veremos.

En cuanto a lo que está fuera del universo observable: simplemente no lo sabemos. La física dice absolutamente que no puede producir ningún efecto observable para nosotros, ninguna señal puede propagarse desde “allá afuera” hacia nosotros, por lo que no puede haber ningún tipo de efecto “knock-on” que podamos observar. Es razonable suponer que las cosas son iguales por ahí, pero esto es pura suposición; Es posible que no exista todo el universo no observable o que esté lleno de bandejas flotantes para bocanadas de crema. Es completamente indecidible de las observaciones. Nuestra única esperanza es que la física teórica eventualmente requiera que algo esté ahí afuera debido a lo que vemos aquí, una deducción de “así es como deben ser las cosas”. Ciertamente aún no estamos cerca de hacer este pronunciamiento.

Como humanos tenemos la necesidad de hacer la pregunta y casi exigimos algún tipo de respuesta. La ciencia sugiere un poco más de humildad: admitimos que no sabemos y no podemos saber. Tenemos limites.

El hecho de que el universo se esté expandiendo significa que las galaxias, los planetas, las estrellas, etc., están abandonando nuestro horizonte de luz cósmica, definitivamente significa que la materia que observamos no es todo el universo.

Evidencia directa, no. Sin embargo, dada nuestra comprensión de cómo funcionaba el Big Bang (inflación, etc.), nuestras mediciones de la radiación de fondo cósmica indican que la masa total del universo tenía que ser significativamente mayor que la del universo observable.