Creo que un problema es que muchas cuentas populares hacen que parezca que el “espacio” es una especie de sustancia que se está expandiendo, arrastrando cosas. Esto está mal .
De hecho, déjame decirte algo interesante. Las ecuaciones que describen un universo en expansión, las llamadas ecuaciones de Friedmann, pueden, de hecho, derivarse de la física puramente newtoniana. ¡No se requiere teoría de la relatividad!
Entonces no, el espacio no es una sustancia. No está haciendo ninguna expansión. No está arrastrando las cosas.
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Más bien, cuando la materia surgió en el Big Bang, tuvo un impulso inicial. La mejor manera de pensarlo es que la materia surgió en el estado de volar aparte .
Si toda esa materia hubiera sido lo que los cosmólogos llaman “polvo”, es decir, materia sin presión o fricción interna, y si hubiera sido completamente homogénea, continuaría volando a la misma velocidad en todas partes. Pero la materia no era completamente homogénea. Hubo pequeñas fluctuaciones iniciales. Y donde la materia era un poco más densa, tenía un poco más de gravedad propia. Lo que significa que con el tiempo, se fue volando un poco más lentamente en esos lugares.
En algunos lugares, la sobredensidad de la materia era lo suficientemente grande como para detener por completo la parte de vuelo. La presión y la fricción interna también ayudaron, ya que hicieron posible que la energía cinética de la materia se disipe en forma de calor, disminuyendo aún más la materia. Si el vuelo se detuvo por completo, la gravedad se hizo cargo y la materia se agrupó. Estos grupos eventualmente se convirtieron en cúmulos de galaxias, y dentro de esos cúmulos, galaxias individuales, cúmulos estelares en esas galaxias, sistemas solares en esos cúmulos estelares.
Entonces el punto es que la materia dentro de una galaxia dejó de volar. Su auto-gravedad prevaleció sobre la “patada” inicial que este asunto recibió del Big Bang.
Y para ser claros, cuando hablo de esta “patada” inicial, no me refiero a la materia volando hacia un espacio vacío preexistente. Todo el espacio estaba lleno de materia desde el principio. Es solo que, en promedio, la materia es mucho menos densa hoy que justo después del Big Bang. Si el universo fuera finito, de hecho significaría que debe ser más grande hoy de lo que era en aquel entonces. Pero hasta donde sabemos, el universo es, y siempre ha sido, espacialmente infinito … y cualquier matemático puede decirle que hay (muy contraintuitivamente) exactamente tantos puntos en la línea real entre 0 y 1 como hay entre o y 10 o 0 y 1,000,000.
En cuanto a la energía oscura … su contribución es esencialmente la gravedad repulsiva. Es decir, bajo su gravedad propia, la energía oscura se expande en lugar de contraerse. Entonces, en cualquier región del espacio dominada por la energía oscura, la energía oscura acelera la expansión.
Pero para eso, la energía oscura primero debe dominar. Y la densidad de energía de la energía oscura es muy baja. Entonces, solo en el espacio entre los cúmulos de galaxias, y solo en los últimos miles de millones de años, la energía oscura llegó a dominar sobre otras formas de materia. En regiones donde la expansión se detuvo hace miles de millones de años, como dentro de un grupo de galaxias o en una galaxia, la densidad de la materia normal (y oscura) nunca cayó por debajo del umbral donde la energía oscura se vuelve dominante. Entonces, la repulsiva respuesta gravitacional de la energía oscura nunca tuvo la oportunidad de prevalecer sobre la atractiva gravedad propia de otras formas de materia.