Volumen del Hubble - Hubble volume
En cosmología , un volumen de Hubble o esfera Hubble , esfera subluminal , esfera causal y esfera de la causalidad es una región esférica del universo observable que rodea un observador más allá de la cual los objetos se alejan de que observador en una mayor tasa de la velocidad de la luz debido a la expansión del Universo . El volumen del Hubble es aproximadamente igual a 10 31 años luz cúbicos.
El radio apropiado de una esfera de Hubble (conocido como el radio de Hubble o la longitud de Hubble ) es , donde es la velocidad de la luz y es la constante de Hubble . La superficie de una esfera de Hubble se llama horizonte microfísico , superficie de Hubble o límite de Hubble .
De manera más general, el término "volumen de Hubble" se puede aplicar a cualquier región del espacio con un volumen de orden . Sin embargo, el término también se utiliza con frecuencia (aunque erróneamente) como sinónimo del universo observable ; este último es más grande que el volumen del Hubble.
El centro del volumen de Hubble y el universo observable es arbitrario en relación con el universo en general, en cambio, está centrado alrededor del observador.
Relación con la edad del universo
La longitud del Hubble es de 14,4 mil millones de años luz en el modelo cosmológico estándar , algo mayor que la edad del universo , 13,8 mil millones de años.
El límite del Hubble como horizonte de eventos
Para los objetos en el límite de Hubble, el espacio entre nosotros y el objeto de interés tiene una velocidad de expansión promedio de c . Entonces, en un universo con parámetro de Hubble constante , la luz emitida en el momento actual por objetos fuera del límite de Hubble nunca sería vista por un observador en la Tierra. Es decir, el límite de Hubble coincidiría con un horizonte de eventos cosmológico (un límite que separa los eventos visibles en algún momento y los que nunca son visibles). Consulte el horizonte de Hubble para obtener más detalles.
Sin embargo, el parámetro de Hubble no es constante en varios modelos cosmológicos, por lo que el límite de Hubble no coincide, en general, con un horizonte de eventos cosmológico. Por ejemplo, en un universo de Friedmann en desaceleración , la esfera de Hubble se expande con el tiempo, y su límite supera la luz emitida por galaxias más distantes, de modo que la luz emitida en épocas anteriores por objetos fuera del volumen de Hubble puede eventualmente llegar dentro de la esfera y ser vista por nosotros. . Por el contrario, en un universo en aceleración, el volumen de Hubble se encoge con el tiempo y su límite supera la luz emitida por las galaxias más cercanas, de modo que la luz emitida en épocas anteriores por objetos dentro de la esfera de Hubble eventualmente retrocederá fuera de la esfera y nunca será vista por nosotros. Si la contracción del volumen de Hubble no se detiene debido a algún fenómeno aún desconocido (una sugerencia es la "transición de fase temprana"), el volumen de Hubble se convertirá casi en un punto (debido al principio de incertidumbre las singularidades puras son imposibles; también una proporción de sus auto-interacciones son lo suficientemente enérgicas como para producir partículas que escapan), cumpliendo los criterios del Big Bang. La justificación de este punto de vista es que no existirá ningún volumen subluminal de Hubble y que la expansión superluminal puntual (la generalización de la teoría del Big Bang ) prevalecerá en todas partes o al menos en una vasta región del universo. En esta cosmología cíclica (hay muchas otras versiones cíclicas) el universo siempre se expande y no vuelve a un tamaño predeterminado más pequeño ( cosmología cíclica expansiva no conforme, no Penroseana ).
Las observaciones indican que la expansión del universo se está acelerando , por lo que algunos objetos con los que actualmente podemos intercambiar señales algún día cruzarán nuestro límite de Hubble. Sin embargo, desde nuestra perspectiva, no pudimos observar tal cruce, sino solo una 'congelación', ya que el corrimiento al rojo asociado crecería asintóticamente hasta el infinito a medida que se acerque a dicho límite.