Dado que en algunos lugares / momentos el universo se expande más rápido que la luz, ¿eso significa que los fotones se expanden junto con el espacio y mantienen la misma velocidad relativa, o podría la velocidad de la luz estar unida por la gravedad y es posible una mayor velocidad entre los grupos?

Es poco probable que encuentre “un lugar” donde el universo se esté expandiendo en cualquier caso. La tasa de expansión se define a lo largo de una distancia y se espera que cambie con la distancia.

La situación en la que la distancia entre dos cuerpos aumenta más rápido que la luz es aquella en la que los fotones no cruzan el espacio en absoluto; pueden estar viajando dentro de él, pero eso no es lo mismo. En cuanto a mantener una velocidad relativa particular … no tienen más remedio que viajar a una velocidad c en relación con todos los posibles observadores. Pueden dejar de ser observables, pero esa es la única otra posibilidad. Por otro lado, parece (no está claro) pensar que los fotones retienen de alguna manera la misma relación con los observadores en ambos lados de una brecha que crece más rápido que c. El único sentido en el que esto podría ser cierto es el que siempre es cierto, a saber, que siempre se observa que la velocidad es c. Ser observado en ambos lados es imposible en este caso. Y si en el futuro el fotón cruza la brecha (ya no se expande tan rápido), seguramente se observará con una frecuencia más baja.

Ahora, cualquier fotón cambia su energía aparente, y por lo tanto su frecuencia, con movimiento relativo. No se necesita nada tan exótico como la hiperinflación para eso. El estiramiento general es una posible razón de los cambios rojos. Otro es el desplazamiento gravitacional al rojo.

Las analogías sencillas con el efecto Doppler para ondas de propagación más lenta, populares como son, no funcionan, porque la luz en el vacío siempre se propaga a la misma velocidad en relación con el emisor y el receptor. Tanto el problema como su resolución son relativistas. Sin embargo, el resultado es más o menos el mismo; la frecuencia observada aumenta para las fuentes que se aproximan y disminuye para las fuentes que retroceden.

La luz siempre viaja a través del vacío local a la misma velocidad. Pero la expansión del espacio entre donde se emite y donde se absorbe puede ocurrir mientras está en tránsito. Esto efectivamente extiende la longitud de onda de los fotones. Dado que una longitud de onda más larga significa menor energía, los fotones pierden energía en tránsito. Esta es una forma en que un universo en expansión no conserva la energía total, a pesar de que la energía se conserva localmente.

En un espacio en expansión, puede parecer que los objetos y los fotones se alejan de usted a una velocidad superior a la de la luz, lo que no viola la Relatividad General.

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