Horizontes y Estructura Causal
La edad finita y la expansión del universo limitan la distancia que la luz puede haber recorrido, creando horizontes cosmológicos que delimitan qué regiones pueden haber influido o haber sido vistas por un observador.
Definition
Un horizonte cosmológico es un límite en el contacto causal en un universo en expansión: el horizonte de partículas es la distancia máxima desde la cual la luz podría haber llegado a un observador desde el principio, mientras que el horizonte de eventos es la distancia máxima a eventos cuya luz llegará al observador en el futuro.
Scope
Este tema cubre el horizonte de partículas, el límite del universo observable establecido por la distancia que la luz ha viajado desde el principio, el horizonte de eventos cósmicos que limita los eventos que podremos observar en un universo en aceleración, el radio de Hubble, la estructura causal de los espaciotiempos de Robertson-Walker en expansión, y el problema del horizonte que motivó la inflación cósmica.
Core questions
- ¿Qué determina el tamaño del universo observable en un momento dado?
- ¿En qué se diferencian los horizontes de partículas y de eventos?
- ¿Por qué la uniformidad del fondo cósmico de microondas plantea un problema de horizonte?
Key concepts
- Horizonte de partículas
- Horizonte de eventos
- Radio de Hubble
- Universo observable
- Contacto causal
- Problema del horizonte
Key theories
- Horizontes de partículas y de eventos
- La integración de la trayectoria de la luz a lo largo de la historia de la expansión define el horizonte de partículas, el borde del universo actualmente observable, y, en un universo en aceleración, un horizonte de eventos más allá del cual los eventos futuros nunca podrán ser vistos, ambos finitos debido a la edad finita y la expansión.
- Problema del horizonte
- Las regiones del cielo separadas por más del horizonte de partículas en la recombinación no pudieron haber intercambiado señales, sin embargo, el fondo cósmico de microondas es uniforme en todas ellas, un enigma que la inflación cósmica se introdujo para resolver.
Clinical relevance
Los horizontes definen lo que la cosmología puede observar y plantean profundos enigmas: el horizonte de partículas delimita el universo observable utilizado en todas las mediciones cosmológicas, mientras que el problema del horizonte y el problema de la planitud relacionado son las principales motivaciones para el paradigma inflacionario del universo muy temprano.
History
Rindler clarificó y nombró los diferentes horizontes cosmológicos en 1956; el problema del horizonte que expusieron, por qué regiones causalmente desconectadas comparten la misma temperatura, se convirtió en una motivación central cuando Guth propuso la inflación cósmica en 1981 para dar a esas regiones un pasado causal común.
Key figures
- Wolfgang Rindler
- Alan Guth
- Georges Lemaitre
Related topics
Seminal works
- rindler1956
- weinberg2008
Frequently asked questions
- ¿Es el universo observable lo mismo que el universo entero?
- No. El universo observable está limitado por el horizonte de partículas, la distancia más lejana que la luz podría habernos viajado; el universo casi con certeza se extiende mucho más allá de él, y puede ser infinito, pero esas regiones son causalmente inaccesibles para nosotros hasta ahora.
- ¿Qué es el problema del horizonte y cómo lo aborda la inflación?
- Partes muy separadas del cielo tienen la misma temperatura a pesar de no haber estado nunca en contacto causal bajo la expansión estándar; la inflación propone una breve época temprana de expansión acelerada que puso estas regiones en contacto causal de antemano, explicando su uniformidad.