Divulgación dudas sobre forma/tamaño universo

[magic]

estaba leyendo el libro de isaac asimov, el universo,y en las pagina 279-280,razona tomando la ley de hubble y la maxima velocidad que segun la teoria de la relatividad de einstein podemos observar,la de la luz que finalmente el universo que nos es observable,es una esfera cuyo radio es r=c/k
he aqui mis dudas
1.- si consiguieramos ir a otro punto del espacio que no sea la tierra,tendriamos otra esfera observable,por lo cual el universo esta compuesto de infinitas esferas observables¿?¿??
2.-suponiendo valido lo 1,esas infinitas esferas formarian otro dimension espacial?,una recta esta compuesta de infinitos puntos,un plano de infinitas rectas....
3.- habria galaxias que se alejasen de nosotros a una velocidad mayor que la de la luz pero que no nunca podamos verificar?esto lo responde en el libro y dice que es de poca importancia si existen o no al no poderlas detectar,pero tomando otra esfera observable si se podria no?

[angel relativamente]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Mírate este artículo de blog del usuario Entro , es bastante interesante y quizá responda a alguna de tus dudas.

1- Evidentemente, según donde te situes, verás una cosa u otra...
2- no entiendo mucho esta pregunta... ¿otra dimension espacial?
3- creo que coincido con eso de Asimov que dice que es de poca importancia si existen o no al no poderlas detectar. Esta claro que si nos situamos en otro punto del universo sí que las veríamos, pero para acercarnos a dicho punto necesitamos movernos, y recordemos que la velocidad límite es la de la luz...

[ener]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Para el punto 1, consideremos que podemos sólo movernos a menos velocidad que la de la luz, así que como el universo está en expansión, no veríamos nada más de lo que ahora vemos, jamás. Podemos especular con alguien que ya se encuentre en un punto muy lejano, y efectivamente, (según esta idea de Asimov), observaría algunas galaxias que nosotros no podemos.

Lo de las dimensiones no se puede desprender de esa idea de Asimov. La idea es muy simple, y nada tiene que ver con dimensiones. Dice que no podemos ver las galaxias que se alejan de nosotros y cuya luz no alcanza a llegarnos (y teóricamente a ese hipotético alguien del punto 1, sí le llegaría).

En el punto 3, y siempre según esta idea de Asimov, efectivamente el hipotético alguien del punto 1 podría ver esas galaxias que para nosotros se alejan a mayor velocidad que la luz (pero no sería así para él, es decir, para él se alejarían a menor velocidad que la de la luz)

[ener]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Es necesario aclarar, y por favor que me lo confirme alguien que sepa del tema, que según esa idea de Asimov, no nos llega la luz de supuestas galaxias que se alejan de nosotros a mayor velocidad que la de la luz, no por una cuestión de velocidades (como cuando lanzamos una pelota hacia atrás, desde un auto en movimiento, que podemos hacer que se quede estática respecto al suelo). Esa luz que generan esas supuestas galaxias, para nosotros se mueve a una velocidad fija (la de la luz) y nos termina llegando. El asunto es que pierden toda su energía, debido al efecto doppler, y llegan a tener una frecuencia de cero.

[angel relativamente]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

llegan a tener una frecuencia de 0?
piensa que solo la del big bang nos llega en forma de microondas...

[GNzcuber]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Es necesario aclarar, y por favor que me lo confirme alguien que sepa del tema, que según esa idea de Asimov, no nos llega la luz de supuestas galaxias que se alejan de nosotros a mayor velocidad que la de la luz, no por una cuestión de velocidades (como cuando lanzamos una pelota hacia atrás, desde un auto en movimiento, que podemos hacer que se quede estática respecto al suelo). Esa luz que generan esas supuestas galaxias, para nosotros se mueve a una velocidad fija (la de la luz) y nos termina llegando. El asunto es que pierden toda su energía, debido al efecto doppler, y llegan a tener una frecuencia de cero.

Supongo que dices que nos llega a frecuencia cero para decir que esa energía no estimula los sensores de nuestra retina y por ello no la podemos ver, según la ecuación de Planck. Pero la respuesta está implícita en lo que dice Ángel. Recuerda que nuestro ojo no es sensible a todo el espectro electromagnético, sinó a una porción extremadamente diminuta. Tú no puedes ver las microondas, ni tampoco las ondas de radio.
Si esas galaxias se alejan tan rápido, por efecto Doppler la luz nos llegará con una longitud de onda muy grande (como las de radio, que pueden tener kilómetros de longitud de onda) y su energía es ínfima.

¡Saludos!

[pod]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

estaba leyendo el libro de isaac asimov, el universo,y en las pagina 279-280,

Isaac Asimov era un escritor de ciencia ficción sublime, y un divulgador genial. Pero por desgracia, murió de sida en 1992. En los últimos 18 años hemos aprendido muchísimas cosas que Asimov ni se podía imaginar, así que por desgracia sus excelentes libros de divulgación están muy desactualizados. Te recomiendo que leas textos más actuales.

Eso sí, sus libros de ci-fi siempre serán insuperables.

razona tomando la ley de hubble y la maxima velocidad que segun la teoria de la relatividad de einstein podemos observar,la de la luz que finalmente el universo que nos es observable,es una esfera cuyo radio es r=c/k
he aqui mis dudas

Esa forma de la ley de Hubble sólo es válida para distancias muy pequeñas (en sentido cosmológico). Es una aproximación. En realidad, ninguna galaxia puede moverse a una velocidad superior a la de la luz, por muy lejos que esté.

No obstante, la fórmula que pones (por análisis dimensional) da una buena idea del orden de magnitud del universo observable, que supongo era la intención de Asimov.

1.- si consiguieramos ir a otro punto del espacio que no sea la tierra,tendriamos otra esfera observable,por lo cual el universo esta compuesto de infinitas esferas observables¿?¿??

Esas esferas no "componen" el universo. Son simplemente los límites hasta los que uno puede ver.

Imagínate un enorme prado donde hay un montón de perros atados a estacas con cuerdas de una determinada longitud. Por ese motivo, cada perro podrá moverse dentro de un círculo centrado en su estaca y con el radio dado por la longitud de la cadena.

¿Significa eso que el prado está "hecho de círculos"? Pues no, esos circulos sólo son las regiones a las que puede llegar cada perro, son unas divisiones imaginarias que hacemos para ver claramente su radio de alcance.

2.-suponiendo valido lo 1,esas infinitas esferas formarian otro dimension espacial?,una recta esta compuesta de infinitos puntos,un plano de infinitas rectas....

No. El número de dimensiones de un espacio significa "la cantidad de coordenadas que debemos especificar para conocer totalmente la posición". La existencia de fronteras esféricas no implica tener que utilizar más coordenadas, así que nada de dimensiones extras en este caso.

3.- habria galaxias que se alejasen de nosotros a una velocidad mayor que la de la luz pero que no nunca podamos verificar?esto lo responde en el libro y dice que es de poca importancia si existen o no al no poderlas detectar,pero tomando otra esfera observable si se podria no?

No. Nada se puede mover a una velocidad superior a la de la luz. Esa es una conclusión que se basa en aplicar la forma aproximada de la ley de Hubble, pero como dije antes, si nos vamos a distancias comparables al tamaño del universo, tenemos que usar la ley de Hubble completa, que no es lineal.

Es necesario aclarar, y por favor que me lo confirme alguien que sepa del tema, que según esa idea de Asimov, no nos llega la luz de supuestas galaxias que se alejan de nosotros a mayor velocidad que la de la luz, no por una cuestión de velocidades (como cuando lanzamos una pelota hacia atrás, desde un auto en movimiento, que podemos hacer que se quede estática respecto al suelo). Esa luz que generan esas supuestas galaxias, para nosotros se mueve a una velocidad fija (la de la luz) y nos termina llegando. El asunto es que pierden toda su energía, debido al efecto doppler, y llegan a tener una frecuencia de cero.

No, totalmente incorrecto.

Si no nos llega la luz de las galaxias situadas fuera del horizonte es porque están tan lejos que no ha habido tiempo de que la luz recorra la distancia. El universo tiene una edad finita, unos 13,7 mil millones de años si no recuerdo mal. Durante ese tiempo, la luz ha podido recorrer como mucho una distancia de 13,7 mil millones de años luz. Por lo tanto, todo lo que se encuentre más lejos aún no lo podemos ver.

Y eso no tiene nada que ver con la velocidad a la que se mueven (que, de hecho, las galaxias por lo general están bastante quietas... otra cosa es la velocidad de recesión aparente debida a la expansión). El corrimiento al rojo cosmológico es un efecto gravitatorio, no se debe confundir con el efecto Doppler.

llegan a tener una frecuencia de 0?
piensa que solo la del big bang nos llega en forma de microondas...

El fondo de radación de microondas se originó 300 mil años después del big bang. Si quedara algo de radiación del big bang, tendría una frecuencia probablemente cientos de ordenes de magnitud inferiores a las microondas (sólo con la fase de inflación ya tenemos una expansión de al menos $\eee{65}$...).

[angel relativamente]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Y eso no tiene nada que ver con la velocidad a la que se mueven (que, de hecho, las galaxias por lo general están bastante quietas... otra cosa es la velocidad de recesión aparente debida a la expansión). El corrimiento al rojo cosmológico es un efecto gravitatorio, no se debe confundir con el efecto Doppler.

¿El corrimiento hacia el rojo cosmológico no se debe al efecto doppler por la "velocidad de recesion aparente debida a la expansión"?

[pod]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

¿El corrimiento hacia el rojo cosmológico no se debe al efecto doppler por la "velocidad de recesion aparente debida a la expansión"?

Ya he dicho bien claramente que no.

Un experimento mental (e irreal porque es una situación esencialmente imposible, pero a lo mejor ayuda a entender). Imagínate un universo estático, donde no hay expansión. Una galaxia lejana envía una señal luminosa hacia nosotros. Mientras ese rayo de luz viaja, el universo de repente comienza a expandirse. Justo antes de que llegue a nosotros, la expansión se vuelve a detener.

Si interpretáramos el corrimiento al rojo puramente como efecto Doppler, en este ejemplo no debería haber corrimiento, ya que cuando fue emitida la luz el emisor no tenía ninguna velocidad aparente (recordad: el efecto Doppler sólo depende del movimiento de la fuente, en el momento de la emisión). Igualmente, como la expansión se había detenido, el receptor tampoco tiene velocidad aparente cuando recibe la luz.

Sin embargo, si dicho experimento fuera posible, lo que se observaría es que sí hay un corrimiento al rojo. ¿Por qué? Pues expansión significa que todas las distancias físicas aumentan. Entre ellas, aumenta la longitud de onda de la luz, lo que comporta que disminuye la frecuencia. En definitiva, hay un corrimiento al rojo. Ese es el motivo real del corrimiento al rojo cosmológico, nada que ver con el efecto Doppler.

[Fer137]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Decías "El corrimiento al rojo cosmológico es un efecto gravitatorio"
¿Donde está lo gravitatorio?

[pod]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Decías "El corrimiento al rojo cosmológico es un efecto gravitatorio"
¿Donde está lo gravitatorio?

Todo lo que se deba a una curvatura del espacio-tiempo es gravitatorio. La expansión es un tipo de curvatura del espacio tiempo. Ergo, es un efecto gravitatorio.

[Fer137]

Pues expansión significa que todas las distancias físicas aumentan. Entre ellas, aumenta la longitud de onda de la luz,

Como sabrás si toda distancia física aumentase no se observaría nada interpretable como expansión.
Si suponemos que la longitud de onda de la luz aumenta entonces por ejemplo el tamaño los orbitales atomicos, o el tamaño del observador, no aumenta.

Lo que se observa como expansión es el cambio de tamaño de unas cosas respecto a otras.

3.- habria galaxias que se alejasen de nosotros a una velocidad mayor que la de la luz pero que no nunca podamos verificar?esto lo responde en el libro y dice que es de poca importancia si existen o no al no poderlas detectar,pero tomando otra esfera observable si se podria no?

En algunos modelos de Universo esas galaxias superluminicas serían visibles con el tiempo:
"Universo de Einstein-de Sitter. a(t) = (t/t0)^2/3 ... ...
Vemos por tanto que galaxias (superlumínicas) que se encuentran en algún momento fuera de la esfera de Hubble terminan por entrar y convertirse en sublumínica. La luz emitida por esta galaxia empieza en algún momento a acercarce al observador terminando por alcanzarlo en algún momento. "

Mientras que en modelos de expansion acelerada lo que sucedería es que galaxias visibles actualmente dejen de verse en el futuro.

http://astronomia.net/cosmologia/horizontes.htm

[pod]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Como sabrás si toda distancia física aumentase no se observaría nada interpretable como expansión.
Si suponemos que la longitud de onda de la luz aumenta entonces por ejemplo el tamaño los orbitales atomicos, o el tamaño del observador, no aumenta.

Lo que se observa como expansión es el cambio de tamaño de unas cosas respecto a otras.

Eso es incorrecto. Dos formas muy sencillas de detectar expansión sin "mirar el tamaño de unas cosas": una es el propio corrimiento al rojo, la energía de un fotón es una cantidad absoluta, un fotón tiene esa energía y ya está, no importa que el receptor se expanda o no. La segunda es el tiempo que tarda en llegar cualquier señal (lo normal es hablar de la luz, pero también valdría una "nave" con masa, siempre y cuando se someta a las mismas aceleraciones en los dos viajes).

Nosotros obviamente no nos expandimos con el resto del espacio, pero si lo hiciéramos, seguirían habiendo consecuencias observables.

En algunos modelos de Universo esas galaxias superluminicas serían visibles con el tiempo:
"Universo de Einstein-de Sitter. a(t) = (t/t0)^2/3 ... ...
Vemos por tanto que galaxias (superlumínicas) que se encuentran en algún momento fuera de la esfera de Hubble terminan por entrar y convertirse en sublumínica. La luz emitida por esta galaxia empieza en algún momento a acercarce al observador terminando por alcanzarlo en algún momento. "

Esta explicación es inadecuada. Como he venido explicando, no es cierto que las galaxias lejanas se muevan cada vez más rápido. Las velocidades particulares de las galaxias son pequeñas y obedecen a fluctuaciones estadísticas. Si nos "parece" que se alejan no es debido a una velocidad, es debido a que crece la distancia debido a la expansión.

Además, si existiera algún objeto superlumínico (que no puede existir, pero vamos a suponer en este párrafo que si), en realidad podríamos verlo sin ningún problema. Podemos ver algo si nos llega luz de él, y para ello importa la velocidad de la luz, no la velocidad de su fuente. Recuerda que uno de los principios de la relatividad es que la velocidad de la luz no depende del movimiento de su fuente, asi que si un objeto superlumínico emitiera luz, esta seguiría moviéndose a la velocidad normal y podríamos verla sin problemas.

Si con el tiempo vemos galaxias que están más lejos es simplemente porque cada vez la luz ha tenido más tiempo para llegar, y por eso podemos "ver" más lejos. Y esto será así siempre y cuando la expansión no sea "más rápida que la velocidad de la luz". Así que lo que decñias es parecido a la realidad, pero las justificaciones dejan mucho que desear.

[Fer137]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

Eso es incorrecto. Dos formas muy sencillas de detectar expansión sin "mirar el tamaño de unas cosas": una es el propio corrimiento al rojo, la energía de un fotón es una cantidad absoluta, un fotón tiene esa energía y ya está, no importa que el receptor se expanda o no.

Para medir la longitud de onda (energía) utilizas la escala de medida del receptor. Si esa escala varía el resultado sería diferente. Vemos la longitud de onda del foton desde nuestro punto de vista.
Si todo aumentase de tamaño de la misma forma no se observaria ninguna expansión de ninguna forma imaginable.
Lo que observamos como expansión es simplemente el cambio de tamaño de unas cosas respecto a otras, como decía.

Nosotros obviamente no nos expandimos con el resto del espacio, pero si lo hiciéramos, seguirían habiendo consecuencias observables.

Ninguna. De hecho es imposible diferenciar si es el espacio y la longitud de los fotones lo que se expande o si es el observador, o las particulas con masa, lo que encoge.

Esta explicación es inadecuada. Como he venido explicando, no es cierto que las galaxias lejanas se muevan cada vez más rápido. Las velocidades particulares de las galaxias son pequeñas y obedecen a fluctuaciones estadística. Si nos "parece" que se alejan no es debido a una velocidad, es debido a que crece la distancia debido a la expansión.

Es totalmente evidente que de lo que se está hablando en todo este hilo es de velocidad de recesión, no de velocidades propias de una galaxia.
Y en cosmologia, desde el trabajo de Hubble, se habla continuamente de velocidad de recesión, no es nada incorrecto.
Por ejemplo: radio de Hubble = distancia a la cual la velocidad de recesion es igual a la velocidad de la luz.

Además, si existiera algún objeto superlumínico (que no puede existir, pero vamos a suponer en este párrafo que si), en realidad podríamos verlo sin ningún problema. Podemos ver algo si nos llega luz de él, y para ello importa la velocidad de la luz, no la velocidad de su fuente. Recuerda que uno de los principios de la relatividad es que la velocidad de la luz no depende del movimiento de su fuente, asi que si un objeto superlumínico emitiera luz, esta seguiría moviéndose a la velocidad normal y podríamos verla sin problemas.

No lo verías, su longitud de onda sería infinita.

[magic]

Re: dudas sobre forma/tamaño universo

interesante,entonces la conclusion esque en lo de las dimensiones la lie tela jaja,entonces conforme pase el tiempo se nos irian revelando galaxias mas lejanas,por tanto la constante de hubble varia¿?
ya se que asimov es viejo pero es lo unico que habia pululando por mi casa jeje,aparte de que cuanto mas entendible sea el libre mejor y este mas o menos se entiendo