Domanda:
Si può dedurre che il nostro orizzonte cosmologico sia aumentato nel tempo?
Ratna
2013-11-02 13:20:20 UTC
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Se ho ragione, possiamo vedere solo quelle stelle che si trovano all'interno del nostro orizzonte cosmologico e potrebbero esserci o meno stelle oltre. Dati gli ultimi 150 anni di utilizzo dei telescopi, e da allora il nostro orizzonte cosmologico deve essere aumentato di circa 150 anni luce, abbiamo visto nuove galassie, stelle? Se viene concesso abbastanza tempo, diciamo 500 anni, vengono trovate nuove stelle, possiamo essere sicuri che siano diventate visibili per evitare che si formino, diciamo, 150 anni dopo il big bang?

Quattro risposte:
#1
+3
SF.
2013-11-04 19:22:54 UTC
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  1. No. L'espansione dello spazio non rallenta, a differenza dell'espansione dell'orizzonte cosmico. Ciò significa che l'orizzonte cosmico in realtà inghiotte le galassie mentre si allontanano da noi a causa dell'espansione dello spazio, riducendo il loro numero invece di aumentarlo. Tuttavia, non abbiamo ancora raccolto tutte le radiazioni cosmiche dal Big Bang che si sono verificate nel nostro attuale orizzonte degli eventi, quindi è ancora un bel po 'prima che inizi a limitare la distanza dell'universo osservabile per noi - attualmente la velocità della luce (+ tasso di espansione spaziale) rispetto all'età dell'universo lo limita a un raggio considerevolmente più piccolo.

  2. Sì, abbiamo scoperto più stelle e galassie, ma ciò è dovuto al miglioramento della tecnologia, che è ancora abbastanza lontano (circa un terzo del percorso) dall'osservazione delle stelle vicino alla Sfera di Hubble durante la formazione dell'universo (quelle la cui luce sarebbe oggi osservabile; al contrario di queste all'orizzonte spaziale, la cui luce ci raggiungerà alla fine , in un futuro infinitamente lontano.)

Attualmente siamo ancora un po 'lontani dall'appoggiarci ai limiti cosmologici dell'osservabilità. Attualmente il nostro limite di osservabilità è il budget per realizzare dispositivi migliori.

#2
+2
astromax
2013-11-02 21:35:03 UTC
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Ci sono un paio di orizzonti diversi di cui dovresti preoccuparti. Il primo è l ' orizzonte cosmologico, che è il più lontano che potresti vedere dato che i fotoni viaggiano a una velocità finita e l'universo non è infinitamente vecchio. Dal momento che nulla viaggia più veloce della velocità della luce, questo è letteralmente il massimo che potremmo mai sperare di vedere: tutto ciò che è esterno è disconnesso da noi (sebbene questo orizzonte aumenti con il tempo, raggiunge asintoticamente una certa distanza ultima a causa dell'espansione accelerata dello spazio-tempo).

In pratica, l'orizzonte a cui teniamo veramente è lo sfondo cosmico a microonde. Questo è il punto in cui l'universo è diventato abbastanza freddo da consentire agli atomi di rimanere neutri. Perché questo è l'orizzonte importante? Prima di questo, i fotoni semplicemente non potevano viaggiare molto lontano prima di interagire con le particelle cariche. Prima della superficie dell'ultima dispersione, l'universo era essenzialmente opaco (sarebbe come guardare attraverso una nuvola). In seguito, tuttavia, è stato trasparente. Si dice che tutto dalla superficie dell'ultimo scattering e successivo (redshift di $ z \ sim 1100 $ e inferiore) faccia parte dell ' universo osservabile.

Sebbene l'universo possa ancora essere di dimensioni infinite, non saremo mai in grado di vedere questi oggetti (se esistono) se passano oltre questo orizzonte. L'altra cosa da ricordare è che più guardi lontano, più indietro nel tempo stai vedendo. Le galassie non sono sempre esistite. Ci è voluto del tempo per formare sovradensità più grandi come stelle, galassie e ammassi da piccole perturbazioni di densità durante l'universo primordiale. Dopo la superficie dell'ultima dispersione, c'è stato un periodo di tempo in cui l'universo era molto buio e potenzialmente molto noioso dal punto di vista di un astronomo. Questo è il periodo in cui gli atomi sono diventati in gran parte neutri eppure prima che le prime stelle e galassie "si accendessero".

Questa risposta non è corretta. La recessione alla velocità della luce * non * segna alcun orizzonte. La risposta non menziona i due orizzonti cosmologici effettivi, l'orizzonte delle particelle (il nostro cono di luce passato al momento attuale, segnato in modo molto approssimativo dal CMB) e l'orizzonte degli eventi (il nostro cono di luce passato a tempo infinito) che sono due concetti molto diversi. La risposta sembra anche confondere l'orizzonte degli eventi e l'orizzonte delle particelle. Niente oltrepassa l'orizzonte delle particelle nella direzione esterna.
Inoltre, definire i secoli bui "noiosi" dal punto di vista di un astronomo non è grave. Molti astronomi sono molto interessati a questo argomento.
In primo luogo, dico "noioso" perché non c'erano oggetti da guardare in questa fase della storia dell'universo. Le persone studiano l'universo del formaggio svizzero ad alto redshift usando indagini radio, ma tu stai interpretando erroneamente ciò che intendo qui, poiché le stelle e le proto-galassie devono essersi formate per prime - che non è ciò di cui sto discutendo qui.
Hai anche interpretato in modo errato il mio primo punto. Non sto dicendo che la velocità della luce è un taglio netto in ciò che possiamo osservare, tuttavia, sto dicendo che poiché l'universo si espande (in un modo non banale) e la velocità della luce è finita, c'è un limite fondamentale a quanto lontano nel passato possiamo vedere. In altre parole, ha a che fare con la velocità della luce. La tua definizione dell'orizzonte delle particelle è una risposta piuttosto scadente, poiché non riesci a renderlo comprensibile in alcun modo.
Infine, benvenuto allo scambio di stack di astronomia :) Questo probabilmente non merita un commento a parte, ma sentiti libero di iniettare definizioni rigorose degli orizzonti cosmologici e delle particelle (per quelli di noi che si preoccupano di loro), o chiarire il linguaggio nel mio sopra risposta.
#3
+1
Hobbes
2013-11-02 22:49:56 UTC
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Negli ultimi 150 anni, la tecnologia dei telescopi è migliorata immensamente, quindi ora possiamo vedere molto più lontano che in passato. Le immagini "Deep Field" di Hubble non sarebbero state possibili 30 anni fa e sono tra le prime che conosco che mostrano oggetti vicino all'orizzonte cosmologico.
Inoltre, mentre l'orizzonte cosmologico aumenta nel tempo, gli oggetti vicino all'orizzonte hanno un enorme redshift (velocità) lontano da noi. Non ho i dati per dimostrarlo, ma sospetto che gli oggetti vicino all'orizzonte cosmologico scomparirebbero oltre l'orizzonte nel tempo.

Le cose diventerebbero sempre più rosse, quindi dovresti effettivamente cambiare la lunghezza d'onda delle tue osservazioni. Tecnicamente, però, non sarebbero scomparsi.
L'orizzonte cosmologico si ritira di 1 anno luce all'anno. Sapevo che gli oggetti lontani hanno spostamenti verso il rosso che indicano velocità molto più elevate di quella, quindi alla fine avrebbero superato l'orizzonte cosmologico.
L'espansione dello spazio è l'altra cosa a cui devi pensare. Sì, a parità di condizioni il nostro orizzonte aumenta di 1 ly / anno, ma l'espansione dello spazio (che se è uguale ovunque come qui), è localmente di 70 km / s / Mpc, e quando guardi oggetti distanti essi ti stai muovendo molto più velocemente di quel numero. Ogni 'cella' essenzialmente di dimensione 1 Mpc ha la sua versione locale di questo numero, e quindi aggiunge. A livello locale niente può viaggiare più veloce di c, ma ciò non significa che globalmente le coordinate dello spazio debbano obbedire a quella regola. Questo è il motivo per cui l'orizzonte sarà essenzialmente asintoto.
Quello che sto dicendo è che le cose che vedi attualmente diventerebbero sempre più rosse man mano che l'espansione accelera. Al momento l'espansione non è maggiore di c (globalmente o localmente).
@astromax In effetti, qualsiasi cosa con un redshift $ \ gtrsim 1.4 $ si allontana da noi più velocemente della luce.
@Hobbes Penso che sia necessario specificare cosa intendi quando dici che l'orizzonte cosmologico aumenta nel tempo. Ma è vero che le galassie stanno attraversando l'orizzonte degli eventi. Se "tecnicamente" scompaiono è una questione di definizione. Nel nostro frame di riposo, vengono semplicemente spostati verso il rosso all'infinito. Ma questo significa anche che c'è un tempo nella loro esistenza oltre il quale non possiamo vedere nulla (da cui il termine "orizzonte degli eventi"). Per me questa è una definizione fine e utile di "sparire".
#4
+1
Rory Alsop
2013-11-04 05:55:24 UTC
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Per quanto riguarda l'osservazione, la distanza equivale all'età, quindi man mano che la nostra tecnologia migliora, vediamo effettivamente più lontano nel passato. L'effettivo aumento della distanza a noi visibile è molto maggiore di 150 anni luce.

Possiamo effettivamente rilevare gli effetti del big bang stesso, nella radiazione di fondo a microonde dell'universo, ma si sono formate sars e galassie molto più tardi di 150 anni dopo il big bang (prova milioni di anni :-)

In realtà, il CMB si è formato circa 300.000 anni dopo il Big Bang.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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