Horizonte cosmológico

Un horizonte cosmológico es una medida de la distancia desde la cual uno podría recuperar información. Esta restricción observable se debe a diversas propiedades de la relatividad general, el universo en expansión y la física de la cosmología del Big Bang. Los horizontes cosmológicos establecen el tamaño y la escala del universo observable. Este artículo explica algunos de estos horizontes.

Horizonte de partículas

El horizonte de partículas, también llamado horizonte cosmológico, horizonte comovil u horizonte de luz cósmica, es la distancia máxima desde la cual la luz de las partículas podría haber viajado hasta el observador en la era del universo. Representa el límite entre las regiones observables y no observables del universo, por lo que su distancia en la época actual define el tamaño del universo observable. Debido a la expansión del universo, no es simplemente la edad del universo multiplicada por la velocidad de la luz, como en el horizonte de Hubble, sino más bien la velocidad de la luz multiplicada por el tiempo conforme. La existencia, las propiedades y el significado de un horizonte cosmológico dependen del modelo cosmológico particular.

En términos de comoving distance, el horizonte de partículas es igual al tiempo conformado que ha pasado desde el Big Bang, tiempos la velocidad de la luz. En general, el tiempo conformativo en un determinado momento se da en términos del factor de escala a{displaystyle a} por,

. . ()t)=∫ ∫ 0tdt.a()t.){displaystyle eta (t)=int _{0}{t}{frac {dt}{a(t)}}

. . ()a)=∫ ∫ 0a1a.H()a.)da.a..{displaystyle eta (a)=int _{0}{a}{frac {1}{a'H(a')}{frac}{frac} .

Horizonte del Hubble

El radio de Hubble, la esfera de Hubble (que no debe confundirse con la burbuja de Hubble), el volumen de Hubble u horizonte de Hubble es un horizonte conceptual que define el límite entre partículas que se mueven más lento y más rápido que la velocidad de la luz en relación con un observador en un tiempo determinado. Tenga en cuenta que esto no significa que la partícula no sea observable; la luz del pasado está llegando y seguirá llegando al observador durante un tiempo. Además, lo que es más importante, en los modelos de expansión actuales, la luz emitida desde el radio de Hubble nos llegará en un tiempo finito.

Es un error común que la luz del radio Hubble nunca puede alcanzarnos. En los modelos que suponen disminución H{displaystyle H. con el tiempo (algunos casos del universo Friedmann), mientras que las partículas en el radio Hubble retroceden de nosotros con la velocidad de la luz, el radio Hubble se hace más grande con el tiempo, por lo que la luz emitida hacia nosotros desde una partícula en el radio Hubble estará dentro del radio Hubble algún tiempo más tarde. En tales modelos, sólo la luz emitida desde el horizonte del evento cósmico o más nunca nos alcanzará en una cantidad finita de tiempo.

La velocidad de Hubble de un objeto está dada por la ley de Hubble,

v=xH.{displaystyle v=xH.}

v{displaystyle v}

c{displaystyle c}

x{textstyle x}

rHS()t)=cH()t).{displaystyle r_{text{HS}(t)={frac} {H(t)},}

rHS()t0)=cH0,{displaystyle r_{text{HS}(t_{0})={frac {C} {H_{0},}

También se puede definir un horizonte de Hubble comoving simplemente dividiendo el radio de Hubble por el factor de escala.

rHS,comoving()t)=ca()t)H()t).{displaystyle r_{text{HS},mathrm {comoving}(t)={frac {c}{a(t)H(t)},}

Horizonte de sucesos

El horizonte de partículas se diferencia del horizonte de sucesos cósmico en que el horizonte de partículas representa la mayor distancia en movimiento desde la que la luz podría haber llegado al observador en un tiempo específico, mientras que el horizonte de sucesos cósmico es la mayor distancia en movimiento desde la que la luz se emite. ahora puede alguna llegar al observador en el futuro. La distancia actual a nuestro horizonte de sucesos cósmico es de unos cinco gigaparsecs (16 mil millones de años luz), muy dentro de nuestro rango observable dado por el horizonte de partículas.

En general, la distancia adecuada al horizonte del evento a tiempo t{displaystyle t} es dado por

de()t)=a()t)∫ ∫ ttmaxcdt.a()t.){displaystyle d_{e}(t)=a(t)int ¿Por qué?

tmax{displaystyle t_{text{max}}

Para nuestro caso, asumiendo que la energía oscura se debe a una constante cosmológica Λ, habrá un parámetro mínimo de Hubble H_e y un horizonte máximo d_e que a menudo se denomina el único horizonte de partículas:

max()de)=cHe=3▪ ▪ =cΩ Ω ▪ ▪ H0=17.55 Gly.{displaystyle max(d_{e}={frac {C} {fn}}= {fnMicroc} {fnMicroc} {3}{Lambda }={frac {c}{sqrt Omega _{Lambda 17,55.

Horizonte futuro

En un universo acelerado, hay eventos que serán inservibles como t→ → JUEGO JUEGO {displaystyle trightarrow infty} como señales de eventos futuros se vuelven redimidas a longitudes de onda arbitrariamente largas en el espacio de Sitter que se expande exponencialmente. Esto establece un límite en la distancia más lejana que podemos ver como medida en unidades de distancia adecuada hoy. O, más precisamente, hay eventos que se separan espacialmente para que un determinado marco de referencia suceda simultáneamente con el evento que ocurre ahora mismo para el cual ninguna señal nos alcanzará, aunque podamos observar eventos que ocurrieron en la misma ubicación en el espacio que sucedió en el pasado distante.

Si bien continuaremos recibiendo señales desde este lugar en el espacio, incluso si esperamos una cantidad de tiempo infinita, una señal que salió de ese lugar hoy nunca nos llegará. Las señales provenientes de esa ubicación tendrán cada vez menos energía y serán cada vez menos frecuentes hasta que la ubicación, a todos los efectos prácticos, se vuelva inobservable. En un universo dominado por la energía oscura que está experimentando una expansión exponencial del factor de escala, todos los objetos que no están unidos gravitacionalmente con respecto a la Vía Láctea se volverán inobservables, en una versión futurista del universo de Kapteyn.

Horizontes prácticos

Aunque técnicamente no son "horizontes" En el sentido de la imposibilidad de realizar observaciones debido a la relatividad o a soluciones cosmológicas, existen horizontes prácticos que incluyen el horizonte óptico, situado en la superficie de la última dispersión. Esta es la distancia más lejana que cualquier fotón puede transmitir libremente. De manera similar, existe un "horizonte de neutrinos" establecido para la distancia más lejana a la que un neutrino puede fluir libremente y un horizonte de ondas gravitacionales a la distancia más lejana a la que las ondas gravitacionales pueden fluir libremente. Se predice que esto último será una prueba directa del fin de la inflación cósmica.