alshain escribió:En principio la idea correcta para visualizar la expansion es la del globo con puntos de dimension cero (y no "manchas") que no se agrandan cuando el globo se hincha. La superficie del globo es el espacio tridimensional del universo y los puntos corresponden con los cúmulos galácticos o las galaxias muy alejadas, por lo menos unos 100 Mpc (326 millones de años luz).
La razón es que para derivar la geometría cosmológica en expansión (conocida como geometría de Robertson-Walker) de las ecuaciones de la relatividad general se hace uso del principio cosmológico, que significa homogeneidad e isotropía en la distribución de materia y campos en el espacio. Por tanto, el resultado obtenido es, en principio, válido ahí donde la hipótesis asumida es válida, es decir, donde existe homogeneidad e isotropía suficiente para que el principio cosmológico sea aplicable. Las observaciones indican que principio cosmológico es válido a partir de una escala de unos 100 Mpc o más. A escalas de cúmulos galácticos, galácticas o menores, la homogeneidad no existe y la solución cosmológica no tiene por qué ser válida (aunque podría serlo). Equivalentemente, uno puede decir que la fuerza de la gravitación mantiene unidos a los componentes (estrellas o galaxias), que es lo mismo que decir que existe otro tipo de geometría del espacio-tiempo a esas escalas.
Parece que aquí se me ha pasado algo por alto. Lo mencionado es correcto, pero solo si la materia es el único contenido del universo.
Sin embargo no lo es y existe homogeneidad e isotropía a escalas menores, incluso arbitrariamente pequeñas, precisamente en la distribución de la energía oscura.
En un universo sólo con energía oscura el espacio expandiría a cualquier escala al valer la hipótesis de homogeneidad e isotropía a cualquier escala.
En un universo sólo con materia el espacio expandiría sólo a partir de la escala donde la distribución de materia empieze a ser homogenea y isótropa.
En un universo con energía oscura y materia inhomogenea, hay una “lucha” entre la energía oscura queriendo expandir el espacio y la materia aglutinando la gravitación a partir de distribuciones inhomogeneas que no dan lugar a expansión.
En general, es de esperar que aparezca una escala a partir de la cual el efecto de la energía oscura empieza a ser dominante sobre la inhomogeneidad de la materia. La expansión aparecerá, por tanto, en principio independiéntemente de la escala a partir de la cual la materia sea homogenea.
Sobre esto ya mencioné hace tiempo algo en
mi weblog. Las velocidades peculiares de las galaxias en el Grupo Local son menores de lo que sería de esperar en un modelo cosmológico de materia oscura fría, tal y como es el aceptado hoy, que da lugar a colapsos gravitacionales y procesos de colisioens bastante violentos.
Estas velocidades peculiares pequeñas se pueden explicar recurriendo a la energía oscura, actuando con su fuerza de repulsión que expande el espacio al estar distribuidad de forma homogenea, frente a la gravitación producida por la materia.
La escala a la que la expansión emerge en el Grupo Local es alrededor de 2 Mpc. En zonas vacías de materia esta escala será menor.
alshain escribió:En mi opinión la situación con el big-rip es algo más compleja, pero básicamente igual. El big-rip supone una expansión acelerada con aceleración creciente de la velocidad de expansión (concrétamente del parámetro de Hubble). Mientras existen estructuras de materia en el espacio, éstas conforman una geometría local distinta a la cosmológica y la expansión no tiene por qué darse dentro de ellas. El problema con el big-rip es que la expansión es tan fuerte que esas estructuras están condenadas a desaparecer una a una empezando por las más grandes.
Para ver cómo puede ocurrir esto sin contradicción con lo mencionado antes, consideremos un espacio en expansión lleno de cúmulos galácticos y con espacios entre ellos. La expansión actúa entre ellos, pero no en ellos. Sin embargo, con el tiempo, la expansión se hace tan fuerte que empieza a actuar en los bordes de los cúmulos, "agrandándolos" (la expansión será mayor entre puntos diametralmente opuestos en un cúmulo, al ser la distancia mayor). Esto acabará desintegrándolos en galaxias. Quedará un espacio en expansión lleno de galaxias y con grandes espacios entre ellas. La expansión actuará entre ellas, pero no en ellas. De igual forma que antes, la expansión se hará tan fuerte con el tiempo (al aumentar la aceleración sin cesar) que empezará a actuar en los bordes de las galaxias y las acabará desintegrando, dejando un espacio lleno de estrellas y con grandes espacios entre ellas. Pues si sigues esa secuencia llegas tarde o temprano a los átomos...
Espero haberme explicado.
En el caso del energía fantasma en vez de energía oscura ocurre lo mismo que he mencionado arriba. Aparecerá una escala a partir de la cual el efecto de la energía fantasma empezará a ser dominante sobre la inhomogeneidad de la materia y tarde o temprano la distribución de materia a esa escala se desintegrará. Poco a poco la energía fantasma irá dominando escalas menores y acabará desintegrando átomos.