Otras carreras curvatura intrínseca del universo y la luz

[ldbrn]

Vereis, hace tiempo que me rondan unas ideas por la cabeza y me gustaría que me dijerais en que están equivocadas.

Soy un gran admirador de la ley de la relatividad y la considero como una de las verdades del universo, y ello me induce a poner en duda todo lo que considero insuficientemente explicado.

Bueno, al grano, hace tiempo que pensaba en la acumulación de materia en el universo como si nos encrontrásemos en el interior de un "cristal" de proporciones cósmicas. Y esta acumulación produce lo que he visto por ahí como una curvatura intrínseca del universo.

Si viajásemos a la velocidad de la luz no nos importarían las distancias y "veríamos" un monton de materia comprimida, es decir veríamos un espacio/tiempo muy curvado.
De hecho el espacio/tiempo estaría mas curvado cuanto mayor fuera el espacio real recorrido.

El caso es que y he ahí mi pregunta, ¿la luz al recorrer un espacio/tiempo muy curvado, no bedería producir un desplazamiento al rojo para un observador externo, y mayor cuanto mas lejana esté la fuente?

Un saludo y gracias

[guibix]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

Hola,
No soy ningún experto en relatividad, si se pronuncia alguno de los expertos de éste foro, te podrá responder con más precisión

Si viajásemos a la velocidad de la luz no nos importarían las distancias y "veríamos" un monton de materia comprimida, es decir veríamos un espacio/tiempo muy curvado.
De hecho el espacio/tiempo estaría mas curvado cuanto mayor fuera el espacio real recorrido.

Ninguna masa puede viajar a la velocidad de la luz, si te refieres a "velocidades cercanas a la luz" entonces "veríamos" augmentar la curvatura causada por los campos gravitatorios de las masas del Universo colindante. No es verdad que la curvatura augmente con el recorrido, sólo depende de la velocidad y de los campos que observemos.

El caso es que y he ahí mi pregunta, ¿la luz al recorrer un espacio/tiempo muy curvado, no bedería producir un desplazamiento al rojo para un observador externo, y mayor cuanto mas lejana esté la fuente?

Para un observador externo, no verá deformarse el espacio-tiempo porqué un objeto viaje muy rápido, excepto que el campo gravitatorio generado por el propio objeto parece augmentar, pero dependerá de la masa en reposo del objeto y por lo general será un campo tan débil que se puede despreciar.

Pero sí, si hablamos de una masa considerable y una velocidad muy cercana a la luz, entonces habría un corrimiento al rojo debido al campo gravitatorio del objeto.

Aún así, los únicos corrimientos del espectro electromagnético que sí son notables y que se sobreponen a los del campo con mucha más intensidad, son los debidos al efecto Doppler, y sería al azul en la parte delantera del movimiento, al rojo en la parte trasera y sin corrimiento en los lados.

Aún así, no estoy seguro de estar en lo cierto, a ver si alguien más interviene.

Saludos!!

[ldbrn]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

Mi comentario "si viajásemos a la velocidad de la luz" evidentemente no va referido a nosotros, sino a la luz. Creo que la luz que viaja a nosotros desde los confines del universo, ha sufrido el efecto de ese espacio/tiempo curvado y sufre por ello un inevitable corrimiento al rojo. No se formular este efecto, pero me parece bastante evidente. Debe de ser función de la distancia y de la constante "densidad media" del universo. Si esto fuera así, el corrimiento al rojo no estaría exclusivamente debido al efecto doppler y los cálculos de distancias y edad del universo estarían seriamente equivocadas.

En fin, a ver si alguien más me aclara mis dudas....

[guibix]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

Es una buena observación, pero si eso fuera cierto, el corrimiento al rojo de galaxias lejanas dependería de lo masivas que sean además de la distancia.

Además, un campo gravitatório reduce su intensidad con el inverso del cuadrado de la distancia, lo que lo hace prácticamente cero a no mucha distancia, por lo que el corrimiento a rojo máximo se produce al salir l luz de su fuente, luego, enseguida se detiene la variación de frecuencia hasta un límite que tiende a cero.

Estos fenómenos están perfectamente descritos en Relatividad General y estoy 99,999% seguro que se han tenido en cuenta a la hora de formular la hipótesis de la expansión. Imagino que simplemente es mucho más evidente el corrimiento al rojo por efecto Doppler que por gravedad.

Por otro lado, la luz no tiene dilacación temporal ni contracción espacial porqué no tiene masa, por lo que no se le aplican los efectos de Relatividad Especial ya que la luz y su velocidad es precisamente la unidad de medida y es la invariante más invariante de RE (valga la redundancia).

[ldbrn]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

La densidad media del universo es muy pequeña, pero no es cero. El vacío no es absoluto, aunque está cerca.
Cada masa por pequeña que sea tiene un campo gravitatorio, y la suma de todas ellas crean un conjunto de campos gravitatorios, muy débiles, eso si. Por ello debe ser cierto que el espacio no es "plano" en ningún punto del universo, sino "curvado", muy poco pero no es lineal.
Y si la densidad media conocida del universo es mas o menos constante el universo se curva mas cuanto mayor sea la distancia, no?

Cuando dices:"Por otro lado, la luz no tiene dilacación temporal ni contracción espacial porqué no tiene masa, por lo que no se le aplican los efectos de Relatividad Especial ya que la luz y su velocidad es precisamente la unidad de medida y es la invariante más invariante de RE (valga la redundancia). ", me parece que, el que varíe la frecuencia de la luz no incumple la RE ya que mantiene su velocidad.

El tema es que si todo el universo está curvado, es o no cierto que la luz al atravesarlo produce un desplazamiento al rojo. Lo intuyo pero no estoy seguro.

Gracias por perder tu tiempo con estas tonterías.

[guibix]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

Gracias por perder tu tiempo con estas tonterías.

Jajaja!! Tranquilo, me gusta perder el tiempo con estas "tonterías".

Tu observación es correcta, pero te olvidas de que si la masa está distribuida uniformemente en todas direcciones, entonces sí que hay un potencial gravitatorio, pero el módulo del campo tiende a cero por estar equilibrado.

Por lo tanto:
La luz "frena" su frecuencia por la atracción de los astros que tiene detrás y la "acelera" por la atracción de los astros que tine delante.

¿Luego, que hay de nuevo?

[ldbrn]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

La luz "frena" su frecuencia por la atracción de los astros que tiene detrás y la "acelera" por la atracción de los astros que tine delante.

¿Luego, que hay de nuevo?

En realidad solo hay un astro detrás, que emite la luz. Delante no hay ninguno, sino no llegaría la luz hasta nosotros. El resto de astros se situan a los lados, mas o menos cerca de nuestro haz. Lo que puede deflectarlo en multiples direcciones en su recorrido hasta nosotros. Es como si el espacio/tiempo estuviera curvado en múltiples direcciones, o sea como si en realidad fuera "rugoso". No se si esto afecta a nuestro razonamiento.

[guibix]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

A ver,

No es verdad que solo cuenten los astros de detrás, pues si decimos que un fotón reduce su frecuencia debido a la curvatura del espacio producido por la gravedad, entonces esa gravedad, en promedio, es igual en todas direcciones independientemente de la dirección del movimiento y esa curvatura ya estaba allí antes de que llegara el fotón.

Cuando un fotón llega a la tierra, sufre un corrimiento al azul debido a la atracción gravitatoria, pero eso se debe a que un observador en la tierra sufre una dilatación temporal y el fotón no sufre ningún cambio. Al observador le parece que el fotón aumenta su frecuencia, pero es el observador el que se "relentiza".

Si el fotón pasa de largo a la Tierra a lo mejor a cambiado de dirección, pero no de frecuencia.

Sí que es cierto que un fotón que escapa de una estrella masiva sufre un pequeño corrimiento al rojo, porqué la estrella sufre una dilatación temporal, pero enseguida el campo gravitacional es muy reducido, por lo que una vez escapa de la gravedad prácticamente ya no sufre más corrimiento, si se acerca a otra estella, volverá a sufrir un corrimiento al azul mientras se acerca y si la pasa de largo, vorverá a sufrir un corrimiento al rojo mientras se aleja.

O sea, que des de la fotoesfera de una estrella, si observamos otra estrella igual, no habrá diferencia en la frecuencia de los fotones de las dos estrellas.

Es cierto que cuanto mayor sea el potencial gravitatorio de la fotoesfera de una estrella, mayor será el corrimiento al rojo que se verá desde fuera el campo gravitatorio. Pero a parte de que ese corrimiento es una "minucia", el corrimiento al rojo que uno puede percibir por efecto de la gravedad, es prporcional al potencial gravitatorio del origen del fotón, menos el potencial gravitatorio del observador. La distancia no lo afecta.

[ldbrn]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

Ahora lo tengo mas claro, gracias.
Cuando un foton se acerque a una estrella sufre un corrimiento al azul de la misma magnitud que el corrimiento al rojo de cuando se aleje. Por lo que no deberia de sufrir variación en la frecuencia sino en la dirección.

Vale.

[ldbrn]

Re: curvatura intrínseca del universo y la luz

Vale admito que mi razonamiento no es correcto por este camino. Voy a intentar otra cosa.
Desde el punto de vista de un fotón las distancias no existen ya que el tiempo tampoco, por lo que el efecto que pueda producirse sobre él depende del material total atravesado y no de su densidad. Es decir el efecto será el mismo atravesando una distancia D con una densidad X que una distancia 2D con una densidad X/2. Y es sabido que al atravesar agua o vidrio la velocidad de la luz se altera, se reduce a 3/4 o 2/3 de c.

Entonces, si el espacio no está vacío, no nos encontramos dentro de un cristal gigantesco en el que la luz disminuye realmente su velocidad proporcionalmente a la distancia del origen?
Ten en cuenta que nos encontramos dentro del mismo cristal.