Расширение Вселенной, свет от некоторых галактик никогда не дойдет до нас?

Правда ли, что свет от некоторых галактик никогда не достигнет нас?

Объяснение этому в том, что Вселенная расширяется быстрее скорости света. Но если скорость света постоянна во всех системах отсчета, то в системе отсчета галактики свет должен двигаться со скоростью света и, таким образом, должен достичь нас (?).

Не могли бы вы также объяснить, как возможно, что Вселенная расширяется быстрее скорости света, если невозможно наблюдать, чтобы объект двигался быстрее скорости света? (без эффектов Доплера).

Связано: physics.stackexchange.com/q/26549/2451 и ссылки в нем.
Не обман, я исправил заголовок, теперь должно быть ясно.
Согласен, что это не обман, по крайней мере, в указанном вопросе (позднее ускорение против ранней инфляции, например).

Ответы (4)

Позвольте мне представить Любошу немного другую точку зрения, хотя я говорю в основном то же самое. Из нашего текущего местоположения мы можем определить область пространства, называемую будущим световым конусом . Это область пространства-времени, которая связана с нами движением со скоростью, меньшей или равной скорости света. Если мы нарисуем диаграмму пространства-времени, то световой конус будет выглядеть так:

Световой конус

Все, что находится в пределах нашего будущего светового конуса, всегда останется внутри нашего будущего светового конуса. Кстати, вот почему ничто не может упасть в черную дыру в наших координатах , потому что пересечение горизонта событий выведет ее за пределы нашего светового конуса. Вместо этого мы видим, как объект замирает на горизонте событий.

Но вернемся к вселенной: ваш аргумент, что:

никогда нельзя наблюдать, чтобы объект двигался быстрее скорости света

верно для всего в нашем будущем световом конусе, но те части Вселенной, которые движутся относительно нас со скоростью, превышающей скорость света, и которые мы никогда не увидим, никогда не находились в нашем (прошлом) световом конусе. Это в основном потому, что Большой взрыв не был взрывом наружу из одной точки (как ошибочно показано в большинстве телевизионных документальных фильмов).

Однако, как говорит Любош, если мы подождем достаточно долго, даже самые далекие галактики в конечном итоге войдут в наш световой конус. Ну, наверное. Это всегда верно для замедляющегося расширения и даже верно для ускоренного расширения при условии а ˙ увеличивается медленнее, чем а . Подробности смотрите в статье «Расширение путаницы» .

Где в статье "Расширяющееся замешательство" было сказано, что даже самые далекие галактики войдут в наш световой конус прошлого, если а ˙ увеличивается медленнее, чем а ? Как я уже сказал Боби, рис. 1 говорится: «Наш горизонт событий — это наш прошлый световой конус в конце времен, т "=" ∞ в этом случае», поэтому ничего за пределами этого конуса никогда не будет видно, а на стр. 4 говорится: «Большинство жизнеспособных с точки зрения наблюдений космологических моделей имеют горизонты событий», так что даже если ваше утверждение верно, это предполагает, что модели, где а ˙ увеличивается медленнее, чем а в основном не являются «жизнеспособными с точки зрения наблюдений».
Фактически, Дэвис и Лайнуивер прямо пишут, что в настоящее время мы регулярно наблюдаем галактики, которые всегда удалялись от нас быстрее скорости света.

Я знаю, что мой ответ может показаться неожиданным, слишком простым, чтобы быть правдой , но, пожалуйста, сделайте глубокий вдох, прежде чем голосовать против. Ответ не имеет ничего общего с относительностью.

  • В СТО укорачивается движущийся объект, но пространство остается стабильным. В такой вселенной, даже если тело удаляется на 2, 3, 30 с, его свет когда-нибудь дойдет до нас, и время короткое, поскольку оно просто D/C. Это потому, что когда фотон разряжается, то, что делают источники, абсолютно не имеет значения.

  • Во Вселенной, где пространство не стабильно, а растягивается (FLRW), ситуация иная, потому что D увеличивается. Тогда может показаться очевидным, что свет при определенных условиях никогда не достигнет нас. Это не так:

Это противоречит здравому смыслу , но независимо от того, насколько быстро D растягивается, свет всегда достигнет нас , и здесь вы найдете хорошее математическое объяснение , конечно, в некоторых случаях это займет очень много времени. Здесь это не так, так как самая высокая скорость подтверждения составляет около π С.

Вот что признает любос Мотль, только как приписку :

Возможно, следует также указать, что в каком-то далеком будущем любая галактика (или место, где она жила до того, как у нее закончилась энергия) в конечном итоге станет видимой с Земли.

По непонятной причине космологи обожают делать простые вещи сложными

Существуют космологии FLRW, в которых свет из достаточно удаленных частей Вселенной буквально никогда не достигнет нас, и текущая модель согласования ΛCDM является одной из них. Смотрите мой комментарий к ответу Любоша Мотла.
Это неправильно. Вы ссылаетесь на «муравья на веревке», чтобы оправдать свое утверждение, но, как объяснил Джулиан Фернандес в обновлении здесь , эта головоломка предполагает, что расстояние увеличивается линейно со временем, тогда как с расширением пространства оно должно увеличиваться экспоненциально. На самом деле существует космический горизонт событий, где свет, излучаемый издалека, никогда не достигнет нас за бесконечное время, см. рис. 1 , в котором говорится: «Наш горизонт событий — это световой конус нашего прошлого в конце времен, т "=" ∞ в этом случае"
Утверждение, что источник @Hypnosifl «не имеет полномочий», является шуткой. Дэвис и Лайнуивер — одни из лучших в мире специалистов по этому вопросу.
Также см. мой ответ здесь, где приведены некоторые цитаты из другой рецензируемой статьи ряда физиков, в которой говорится о «пределе видимости в будущем» и говорится: «Звезды и галактики, лежащие за пределами этого совместно движущегося предела видимости в будущем, навсегда скрыты от нашего вид". И, как я указал в ответе, и в этой статье, и на рис. 1 в статье Дэвиса/Лайнвивера этот предельный предел находится на расстоянии немногим более 60 миллиардов световых лет.
@bobie - я не думаю, что аргумент, основанный на муравье на веревке, был бы правильным в любую эпоху космологии, если бы не существовало общепринятой модели, в которой расстояние между галактиками увеличивалось с постоянной скоростью. Это правда, что в плоской модели FLRW без космологической постоянной вы в конечном итоге увидите каждую галактику, но это связано с замедлением расширения со временем, поэтому сценарий «муравей на веревке», когда расстояние между точками увеличивается на постоянная скорость все еще не дает правильной картины того, почему вы увидите каждую галактику в этой космологической модели.

К сожалению, я не могу согласиться с предыдущими ответами. Мы верим, но не знаем наверняка, что свет от некоторых галактик никогда не дойдет до нас. Это никак не связано с тем, что они удаляются от нас со скоростью, превышающей скорость света. Скорее предполагается, что эти галактики, как и мы, не движутся относительно особой системы отсчета во Вселенной: той, в которой большие скопления галактик неподвижны. Кажется, что они удаляются от нас, потому что Вселенная расширяется. И если существует «темная энергия» (как мы думаем в настоящее время) и эта темная энергия сохраняется достаточно долго, то расширение Вселенной будет ускоряться с течением времени все больше и больше. Именно это ускорение расширения Вселенной означает, что свет от достаточно далеких галактик никогда не достигнет нас.

И, собственно, неизвестно, что свет от достаточно далеких галактик до нас никогда не дойдет. Для этого есть (по крайней мере) две возможные причины: а) мы ошибаемся в деталях темной энергии; б) вселенная не бесконечна, но на самом деле конечна: что-то вроде (скажем) поверхности сферы или бублика, замкнутой на сам. Если это так, то, возможно, мы увидим все галактики. Мы просто не увидим все повторяющиеся изображения каждой галактики, пока вы продолжаете ходить по бублику.

Относительная скорость между двумя объектами ограничена только специальной теорией относительности. Эти ограничения гарантированно применимы к общей теории относительности — теории искривленного пространства, необходимой для теории Большого взрыва, — если пространство, окружающее объекты, представляет собой плоское пространство-время Минковского или, по крайней мере, может быть аппроксимировано плоским пространством-временем Минковского.

На практике это означает, что специальная теория относительности гарантированно выполняется локально, в очень маленьких областях пространства-времени, которые всегда почти плоские, если они достаточно малы. Вот почему относительная скорость двух объектов, только что проходящих друг мимо друга, не может превышать с . Специальная теория относительности также (приблизительно) применялась бы в гораздо больших областях пространства-времени, если бы они были (почти) плоскими — если бы кривизна Римана была нулевой (или малой) везде.

Но если учесть далекие галактики, которые удаляются от нас очень быстро — со скоростью света или быстрее — из-за расширения всей Вселенной, то условие плоскостности пространства-времени между двумя галактиками, нашей и их, явно нарушается. Вот почему ограничение специальной теории относительности больше не действует.

Возможно, следует также указать, что в каком-то далеком будущем любая галактика (или место, где она жила до того, как у нее закончилась энергия) в конечном итоге станет видимой с Земли. Это потому, что Вселенная стареет, и поэтому мы можем видеть дальше.

Есть одно предостережение... Это верно, если расширение Вселенной происходит с фиксированной скоростью. Если расширение ускоряется, то это может быть не так... Вторая проблема: Земли в любом случае больше не будет ;-)
Извините, вы запутались. Вопрос не в том, можем ли мы уже наблюдать все «типы» галактик или галактики всех возрастов. Конечно, в любой момент мы можем наблюдать почти все, если телескопы достаточно хороши, как вы говорите. Вопрос заключался в том, существуют ли какие-то конкретные галактики, положение которых гарантирует, что мы не можем их увидеть сегодня в сколь угодно хорошие телескопы, и быть уверенными, что есть галактики, которые мы не можем увидеть сегодня, но сможем увидеть через 1 миллиард лет, если мы здесь.
«в каком-то отдаленном будущем любая галактика [...] в конечном итоге будет видна с Земли» неверно в космологии ΛCDM. Самый далекий свет CMBR, который мы когда-либо видели, находится на 1 г * ∫ т * ∞ с д т / а ( т ) . Во многих космологиях FLRW это бесконечно, но в ΛCDM оно конечно и равно примерно 57 млн ​​световых лет по сопутствующему расстоянию времени расцепления (расстояние, которое мы можем видеть в настоящее время, составляет около 42 млн лет). Любые галактики, которые сгущаются из материи за пределами этой точки, никогда не будут видны нам, если только ΛCDM неверна.
@Bobie, извини, конечно, непонятно. Очевидное получение света от звезды — это особый тип обнаружения, и мы и получаем свет от звезды Мафусаил, и обнаруживаем ее, поэтому ваши комментарии противоречат друг другу. Это всего в 190 световых годах от нас — зачем вы вообще об этом говорите? Его космологическое поведение по отношению к нам так же ничем не загадочно, как и поведение Солнца.
Вы неправильно написали UDFy-38135539 как Мафусаила? Точно опечатка! ;-) В остальном мы, кажется, согласны, не так ли?
Расширение Вселенной, свет от некоторых галактик никогда не дойдет до нас?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v