Para responder a esto, construyamos una analogía con el universo.
Para comenzar, considere una hoja de papel, una que podamos estirar y comprimir (es decir, una que pueda crecer y encogerse). Dibujemos también una cuadrícula en el papel (de modo que sea una hoja de papel cuadriculado extensible).
Ahora imaginemos que esta hoja representa el Universo hoy, y dibujemos algunas galaxias en la hoja. Sus coordenadas pueden ser dadas por su ubicación en la cuadrícula, o podríamos usar una regla para especificar distancias a ellas. (Las coordenadas en la cuadrícula serán las llamadas coordenadas comoving, ya que la cuadrícula se expandirá con el papel, mientras que la regla dará distancias físicas ya que la regla no se expandirá).
Ahora que el universo se está expandiendo, deberíamos estirar la hoja de papel a medida que avanza el tiempo. Cuando hablamos de un universo en expansión, esto es exactamente lo que queremos decir, el espacio-tiempo mismo en el que nuestro universo está “dibujado” se estira, arrastrando cada “dibujo” con él. Veríamos que, si bien las galaxias permanecen en sus ubicaciones en la cuadrícula, parecen separarse más, ya que la propia cuadrícula se está volviendo más grande (cada celda de nuestro papel cuadriculado extensible se expandiría). Esto quiere decir que las coordenadas comoving son fijas pero las separaciones físicas cambian.
Así que ahora, en lugar de eso, corramos el tiempo hacia atrás y comprimamos el papel. Cada celda se encoge y las cosas parecen moverse cada vez más cerca. Si hacemos esto por un tiempo, el papel se encoge a un punto. Aunque sabemos que hay una cuadrícula que podemos usar para identificar cada punto en el papel, parece que la cuadrícula también se ha convertido en un punto (desde nuestro punto de vista fuera del papel) y cada punto de la cuadrícula se superpone con los demás . Por lo tanto, nuestro espacio-tiempo se ha vuelto singular. Observe que cada punto en la cuadrícula tiene el Big Bang que ocurre allí, por así decirlo, ya que todos los puntos son singulares en este momento. Tenga en cuenta también que podríamos haber hecho esto para una hoja de papel infinita, que comienza con una infinita con una cuadrícula bien definida y luego deja que se contraiga hasta que todos los puntos de la cuadrícula se superpongan una vez más y, por lo tanto, tengamos una singularidad infinita. Creemos que el universo es infinito hoy, lo que significa que fue infinito en su formación, por lo que esta singularidad infinita es la imagen a tener en cuenta para el Big Bang. Entonces, ahora que tenemos la configuración de Big Bang, podemos adelantar el tiempo para abordar la pregunta.
Supongamos que podemos colocar un reloj en cada punto de la cuadrícula y, por supuesto, ponerlos en marcha desde time = 0 en el instante del big bang. Ejecute el tiempo hacia adelante un poco para que la hoja pueda expandirse a un estado no singular, y luego pausemos la expansión para ver algunas cosas simples.
Considere que una hormiga que camina por la página es un fotón (un pedazo de luz). Supongamos que elegimos un dibujo en el papel para representarnos, y supongamos que cada dibujo tiene una hormiga que comienza a caminar hacia nosotros en el momento = 0. Supongamos además que cada hormiga puede moverse 10 cm por segundo. Si la hoja no se expande, una hormiga a 10 cm de distancia nos alcanza en 1 segundo, una hormiga a 20 cm de distancia llega después de dos segundos, etc. Por lo tanto, solo después de tres segundos sabemos que hay una galaxia a 30 cm de distancia, como la primera luz ( la hormiga) de esa galaxia tarda tanto en alcanzarnos. La hormiga que llega en este momento nos cuenta cómo se veía la galaxia desde su partida (es decir, hace 3 segundos). Tenga en cuenta que a pesar de que la hormiga viene en t = 3 para contarnos sobre la galaxia en t = 0, la galaxia desde la que comenzó también está sentada en t = 3 ya que todos los relojes están marcando. Por lo tanto, todas las partes del Universo son de la misma edad, sin embargo, vemos las cosas más jóvenes, ya que las hormigas se demoran cada vez más en contactarnos para contarnos sobre ellas. Por lo tanto, podemos ver cosas a diferentes edades simplemente porque las hormigas (la luz) tardan en llegar hasta nosotros.
Pero entonces, si este es el caso, y el universo es pequeño desde el principio, eso es casi singular, ¿cómo podemos ver la luz proveniente de miles de millones de años luz de distancia?
La respuesta a esto radica en comprender el primer “truco” del universo. Poco después del Big Bang, la hoja crece increíblemente rápido (esta rápida expansión es lo que llamamos inflación). En cuestión de una fracción de segundo, el Universo se expande a un tamaño comparable a su tamaño actual. Entonces, desde este pequeño punto como un montón de papel, obtenemos una hoja de papel completa casi de inmediato. Ahora, como organismo que vive en el papel, veríamos las cosas en un círculo a nuestro alrededor, y el tamaño del círculo estaría determinado por la distancia máxima desde la cual la luz nos habrá alcanzado, como se discutió en términos de las hormigas anteriores. El tamaño de este círculo es c * t donde c es la velocidad de la luz yt es el tiempo desde el Big Bang. Inicialmente, en el Big Bang, el círculo es de tamaño cero, en el momento justo antes de la inflación, el círculo tiene un tamaño pequeño pero no cero. Ahora, debido a que la inflación expande el espacio tan rápidamente, los puntos de la cuadrícula que estaban en el círculo justo antes de la inflación se mueven fuera del círculo después, es decir, el círculo solo crece a una velocidad c * t, pero la expansión hace que el espacio entre los objetos crezca mucho más rápido. Entonces, algunas cosas que podríamos ver antes de que la inflación pase del círculo de la vista.
En términos de hormigas, ¿recuerdas la hormiga que viene de 30 cm de distancia? Ahora hagamos la inflación para expandir la hoja a 10 veces el tamaño en muy poco tiempo, luego la galaxia de 30 cm de distancia ahora está a 300 cm de distancia, de modo que una hormiga emitida justo después de la inflación estará a 30 segundos de distancia, y así no Acuéstese en nuestro actual círculo de visión de 30 cm (3 segundos) de radio. (Tenga en cuenta que en realidad no hay galaxias o incluso estrellas alrededor en el momento de la inflación, pero pretendamos, por el bien de nuestra discusión sobre hormigas, que las hay. También tenga en cuenta que realmente, dado que la luz se emite continuamente, la luz de esta galaxia seguiría viniendo por un tiempo que parece, como si estuviera congelado en un estado de 3 segundos de antigüedad, hasta que la luz de inflación posterior nos alcance normalmente).
Luego, después de que termina la inflación, el círculo continúa creciendo y eventualmente podría recuperar algunas cosas (digo que podría porque todavía hay una expansión más lenta que ocurre, lo que, para objetos suficientemente distantes resulta en una recesión rápida general de nosotros). Cada vez que un objeto ingresa a nuestro círculo de visión por primera vez, vemos su luz más temprana, por lo que el objeto se ve joven, a pesar de que el objeto en sí tiene la misma edad que nuestra región del espacio.
El punto de discutir la inflación es principalmente el hecho de que establece objetos a grandes distancias de nosotros, de modo que a medida que crece nuestro círculo de visión continuamos agregando cosas nuevas. De hecho, durante la inflación, la expansión es tan rápida que las cosas parecen alejarse más rápido que la velocidad de la luz, pero esto está permitido ya que no hay movimiento real de los objetos a través del espacio-tiempo, es decir, nuestros dibujos no se mueven en absoluto la hoja pero termina a distancias cada vez mayores simplemente porque estamos insertando más espacio en el espacio-tiempo entre dibujos. Por lo tanto, podemos configurar casi instantáneamente objetos a miles de millones de años luz de nosotros.
Hay otro punto a mencionar aquí, si el Universo es finito, entonces, en algún momento, nuestro círculo de luz dejará de agregar cosas nuevas, es decir, una vez que abarque todo el Universo. Sin embargo, se sostiene que el universo es probablemente infinito, por lo que a medida que pase el tiempo seguiremos viendo más y más. Sin embargo, en cualquier caso, la expansión puede intervenir y lograr que no veamos cosas nuevas, ya que una vez que veamos a cierta distancia no habrá luz que nos alcance, ya que la expansión la arrastra constantemente.
Eso se considera ahora un universo posterior a la inflación donde las hormigas (luz) se mueven a 10 cm por segundo y el espacio se expande a una velocidad de 1 cm por segundo por cada 10 cm de espacio que existe (es decir, el espacio se expande 10% por segundo). Por simplicidad, supongamos además que en cada segundo primer movimiento de luz luego aplicamos expansión. Es decir, consideremos una galaxia a 20 cm de distancia que emite una hormiga. En el primer segundo, la hormiga viaja 10 cm y ahora está a 10 cm de nosotros, esos 10 cm se expanden 1 cm y la hormiga está a 11 cm al final de 1 segundo. En el segundo siguiente, la hormiga viaja nuevamente 10 cm, y luego el 1 cm restante se expande en un diez por ciento nuevamente, por lo que la hormiga está a 1.1 cm de distancia después de 2 segundos. Algún tiempo en el próximo segundo, llegará. Por lo tanto, con la expansión, las hormigas llegan más tarde de lo esperado ya que la distancia que deben viajar también se expande. Ahora, la afirmación sobre no ver cosas nuevas debería ser clara, podemos imaginar estar a 110 cm de distancia para comenzar. Una hormiga de esta distancia viajará 10 cm en un segundo y luego estará a 100 cm de distancia, pero esos 100 cm se expandirán en 10 cm para que al final del segundo la hormiga esté nuevamente a 110 cm de distancia, ¡no avance hacia nosotros!
Entonces las ideas clave:
El Big Bang se produce en todos los puntos del espacio, por lo que las reliquias asociadas con él, como el Fondo de microondas cósmico, se emiten desde todos los puntos en el espacio y se pueden ver en todas las direcciones.
Se cree que el Universo es infinito, por lo que a medida que pasa el tiempo podemos ver más y más lejos, y gracias a su tamaño e inflación infinitos, ya hay objetos a todas las distancias en el universo para que podamos ver allí. Estos objetos emitieron hace mucho tiempo una luz que refleja su estado más temprano y dado que están a grandes distancias (y el viaje se alarga por la expansión), esa luz nos llega hasta hoy.
Las cosas que comienzan a emitir luz desde muy lejos nunca se verán, ya que la expansión evita que los fotones nos alcancen.
http://curious.astro.cornell.edu …
