Станет ли скорость ускорения расширения пространства выше скорости света?

Из лекций по космологии кажется, что пространство между галактиками расширяется с ускорением, мой вопрос в том, что, так как это пространство (ускоренно расширяется), специальная теория относительности в данном случае не применяется? другими словами, поскольку это не что-то, что ускоряется с относительным расстоянием, могут ли в какой-то момент галактики, которые достаточно далеко друг от друга, разделиться со скоростью, превышающей скорость света?

Пожалуйста, обратите внимание, я не спрашиваю, будут ли галактики двигаться быстрее скорости света, но вопрос о том, будет ли скорость расширения пространства выше скорости света, поэтому в действительности каждая галактика будет находиться за горизонтом событий, где даже свет не может убежать?

Если да, то есть ли название для такого горизонта событий, который возникает из-за расширения пространства снаружи, а не для обычного горизонта событий черной дыры, вызванного растяжением пространства внутри горизонта событий?

Как можно отличить четный горизонт черной дыры от галактического четного горизонта, вызванного ускоренным расширением пространства снаружи? (не уверен, что понятия внутри и снаружи все еще имеют смысл в таких случаях)

Простой способ понять ответы состоит в том, что расширение отличается от относительного движения, хотя оно может потребовать образования частиц, которое обычно описывается как результат разделения партнеров в виртуальных парах частица/античастица, как правило, горизонтом, распространяющимся наружу, подобно один в результате коллапса большой вращающейся звезды, у которой отсутствует ядерное топливо, достаточное для создания давления, предотвращающего его: это то, что происходит в космологической модели, основанной на кручении, Никодема Поплавского, описанной в статьях 2010–2021 годов, препринты которых можно найти по его имени на сайте Arxiv. .

Ответы (2)

На самом деле, любое равномерное расширение Вселенной, каким бы малым оно ни было, на достаточно больших расстояниях будет заставлять находящиеся там галактики, находящиеся локально в покое, удаляться от нас со скоростью, превышающей скорость света. Каким бы медленным ни было расширение, главное, чтобы оно было равномерным везде в пространстве!

Это не нарушает никаких законов физики; Специальная теория относительности запрещает это, но специальная теория относительности опирается на геометрию пространства-времени Минковского, которая является верной аппроксимацией только локально (примерно как аппроксимация плоской Земли действительна только локально). Вы можете думать об этом как о изюминках в поднимающемся тесте: расширение теста может заставить две далекие изюминки удаляться друг от друга со сверхсветовой скоростью, но ничто не может перемещаться от одной изюминки к другой быстрее света.

Важно отметить, что расстояние, на котором Вселенная удаляется от нас со скоростью света, не является горизонтом. Мы можем видеть гораздо дальше этого. Это связано с тем, что расширение Вселенной замедляется (или, скорее, замедляется), а это означает, что сфера Хаббла движется наружу. Фотоны, испускаемые из области, скажем, 2 с , будет локально двигаться в 1 с к нам, который все еще удаляется от нас на 1 с . Это приведет его в области, которые удаляются от нас еще медленнее, и т. д., пока он не попадет внутрь сферы Хаббла, где он начнет двигаться к нам. Поэтому многие галактики, которые мы видим сегодня, удаляются от нас быстрее скорости света — и так было всегда!

Но горизонт есть , вернее, их два: горизонт частиц и горизонт событий. Горизонт частиц — это расстояние, с которого свет излучается в т знак равно 0 может уже дошло до нас. Она будет продолжать расти вечно и в настоящее время находится на расстоянии около 46 миллиардов световых лет. Но горизонт частиц все больше смещается в красную сторону, создавая эффект замедления времени, а это означает, что, хотя нет предела тому, как далеко мы сможем видеть, существует временной предел того, как много мы можем видеть. На горизонте частиц мы можем видеть только то, что произошло на т знак равно 0 , сам Большой Взрыв, что на практике означает Космический Микроволновый Фон, излучаемый примерно 380 000 лет спустя.

Замедление времени также означает, что существует предел того, где свет, излучаемый в определенное время, например сейчас, когда-либо сможет достичь нас. Этот предел называется горизонтом событий , и тот удаляется от нас на абсолютное расстояние, но приближаетсянам на так называемом сопутствующем расстоянии. На практике это означает, что горизонт движется наружу медленнее, чем расширяется Вселенная, поэтому галактики рядом с ним «ускользнут» от него. Это означает не то, что мы больше не можем видеть эти галактики, а то, что их история, какой мы ее видим, замедлится и в конечном итоге остановится, когда их красное смещение приблизится к бесконечности — сравнимо с падением чего-то в черную дыру. Горизонт событий был бы таким же, как сфера Хаббла в специальной теории относительности, но в общей теории относительности, которая управляет нашей Вселенной, это не так. Горизонт событий также (очень!) отличается от нашего горизонта частиц.

Подвести итог:

  • Любое равномерное расширение заставит всю Вселенную на некотором расстоянии удаляться от нас быстрее скорости света.
  • Удаление быстрее скорости света не означает, что его нельзя наблюдать, сфера Хаббла не является горизонтом.
  • Галактики, расположенные между нашим горизонтом событий и нашей сферой Хаббла, всегда удалялись от нас быстрее скорости света; тем не менее, мы вполне можем наблюдать за ними (и делаем это регулярно). Поскольку расширение сферы Хаббла асимптотически догоняет горизонт событий, размер этой области приближается к нулю.
Вышеупомянутый ответ - кредит там, где должен быть кредит, в значительной степени вдохновленный этой статьей Тамары Дэвис и Чарльза Лайнуивера.
Как отмечает D&L, «поведение сферы Хаббла зависит от модели», будет ли эта сфера асимптотически догонять горизонт событий в модели, основанной на кручении Никодема Поплавски, чьи фермионы (недавно созданные гравитационным полем коллапсирующей звезды) открываются. причинное разделение, когда благодаря взаимодействию с более крупными звездными фермионами они достигают c? (Поплавски использует теорию Эйнштейна-Картана, но она сводится к ОТО в вакууме, где, как я полагаю, должно было начаться это разделение, хотя оно также ознаменовало бы начало новой локальной вселенной в его мультивселенной.)
Извините, я не прочитал достаточно сносок. Далее они говорят, что «Экспоненциальное расширение, подобное тому, что наблюдается при инфляции, имеет q = -1. Следовательно, сфера Хаббла ... совпадает с горизонтом событий». Хотя она основана на масштабной инвариантности, а не на какой-либо специализированной частице «инфлатон», считается, что модель Поплавского изображает форму инфляции (асимптотически-экспоненциальное пространственное расширение), поэтому ваш ответ, похоже, применим к ней и может быть лучшим.

Да, действительно, в описанных вами обстоятельствах формируется горизонт, и он называется космологическим горизонтом событий . Погуглив этот термин, вы найдете много статей на эту тему, хотя на этот раз Википедия меня подвела и не имеет хорошей статьи на эту тему. Однако каждая галактика не будет находиться за своим собственным горизонтом, поскольку группы галактик, как правило, гравитационно связаны друг с другом. Например, Млечный Путь останется привязанным к Андромеде и дюжине или около того галактик меньшего размера.

Ваш вопрос предполагает, что вы думаете об этом горизонте как о своего рода оболочке, которая не позволит посторонним смотреть на галактику за горизонтом, но на самом деле все наоборот. Космологический горизонт событий подобен оболочке, которая мешает нам смотреть наружу. В этом отношении это противоположность черной дыре, которая мешает нам заглянуть внутрь.

Быстрая сноска: у меня был другой Google, и я нашел http://www.mso.anu.edu.au/~charley/papers/DavisLineweaver04.pdf , который кажется интересным чтением по этому вопросу.

Согласно статье Лайнуивера-Дэвиса, на которую вы ссылались, горизонт событий — это не расстояние, на котором Вселенная удаляется быстрее света. Это расстояние называется сферой Хаббла и находится внутри горизонта событий, который удаляется быстрее скорости света. Ни один из них не является пределом того, насколько далеко мы можем видеть, это горизонт частиц, который имеет гораздо большую скорость удаления.
Интересно узнать о вашем комментарии, Джон, мы обычно думаем о белых дырах как о «термодинамических перевернутых черных дырах», но как ОТО описывает черные дыры с перевернутой ориентацией, подобные нашему космологическому горизонту событий? разве это не переворот черной дыры? Возможно ли, что мы ошибочно путаем белые дыры с черными дырами с перевернутой мембраной?
Станет ли скорость ускорения расширения пространства выше скорости света?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v