¿Cambia alguna vez la masa del universo observable?

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Primero, ¿tenemos que estimar la masa de todo el universo observable? ¿Y luego hay datos que muestren que se ha ganado o perdido masa? ¿Alguna vez sabríamos si alguien estaba jugando con el til?

También quiero dejar en claro que no estoy hablando de pequeñas masas en las afueras del "universo" o pequeñas discrepancias en la medición o algo por el estilo.

Nota: Me gustaría agregar que tal vez deberíamos definir el universo observable como AHORA (fecha x) para que no estemos calculando un objetivo en movimiento.

universe mass

— cartel en blanco
fuente

La masa se debe al bosón higgs y creo que te estás refiriendo a la materia y la energía de cualquier tipo.

— user6760

conservación de masa y energía: lightandmatter.com/html_books/7cp/ch01/ch01.html No se sabe si el universo es un sistema cerrado.

— Wayfaring Stranger

¿Somos capaces de medir la masa de todo el universo? Eso pone una arruga en la pregunta. Mi suposición sería no porque no hay un método conocido y no hay observación para la creación de una nueva masa que conozca, a menos que la energía oscura tenga masa, en cuyo caso, la respuesta probablemente sea sí.

— userLTK

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@ user6760 Eso no es del todo cierto. Solo parte de la masa proviene del mecanismo de Higgs, es decir, la masa de los bosones y para la fuerza débil. Sin embargo, el protón solo obtiene el 1% de su masa de sus quarks constituyentes, y las masas de quark son intrínsecas, más que derivadas del mecanismo de Higg. El resto proviene de la energía cinética de los quarks y la fuerza fuerte que los une.

W^{\pm}

$W^{\pm}$

Z

$Z$

— zibadawa timmy

En algún lugar allá afuera está el borde mismo del universo observable, y en ese borde, habrá átomos de hidrógeno completamente ajenos al hecho de que se alejan de nosotros casi a la velocidad de la luz. Simplemente van a la deriva con la variedad habitual de velocidades locales y aleatorias. Cuando dos de esos átomos colisionan, uno podría ser elevado a la velocidad de la luz por encima de nosotros y desaparecer del universo observable. Eso reduciría la masa observable. Es solo una pequeña cosa cinética a través de una barrera, pero incluso podríamos recoger un fotón de la ionización por colisión en tal evento.

— Wayfaring Stranger

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Incluso si solo se refiere a la materia "ordinaria" (como las estrellas, el gas y las bicicletas) y la materia oscura , la masa del Universo observable aumenta, no porque se esté creando masa, sino porque el tamaño del Universo observable aumenta En mil millones de años a partir de ahora, podemos ver cosas que hoy están demasiado lejos para que la luz nos haya alcanzado, por lo que su radio ha aumentado. Como la masa es igual a la densidad volumen , aumenta. $M$ $\rho_\mathrm{M}$ $V$ $M$

Como se menciona en 2voyage, tenemos varias formas de medir la densidad, y sabemos que está cerca de . El radio es , entonces la masa es $3\times10^{-30}\,\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}$ $R = 4.6\times10^{28}\,\mathrm{cm}$

METRO = ρ_{METRO} \frac{4 4 π}{3} R^{3} ≃ 10^{57} sol,

$M = \rho_\mathrm{M} \frac{4\pi}{3}R^3 \simeq 10^{57}\,\mathrm{g},$ o

5 \times 10^{23} M_{⊙}

$5\times10^{23}M_\odot$ (Masas solares).

Sin embargo, otro factor contribuye al aumento de masa, a saber, la llamada energía oscura , que es una forma de energía atribuida al espacio vacío. Como el Universo se expande, la energía oscura se crea todo el tiempo.

— pela
fuente

Usó el radio de aproximadamente 46 mil millones de años luz, la estimación actual y la respuesta a continuación, el Dr. Jagadheep Pandian usó 13.8 mil millones de años luz, por lo que obtuvo respuestas que estaban apagadas en un factor de 30 usando la misma densidad. Tengo curiosidad por saber cuál es el correcto. Supongo que el tuyo es, pero tengo curiosidad por tener eso verificado.

— userLTK

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@userLTK: Sí, parece que Jagadheep tiene un error en su descripción. Aunque el Universo tiene 13.8 mil millones de años (Gyr) de edad, podemos ver más de 13.8 mil millones de años luz (Gly) de distancia, porque el Universo se ha expandido mientras tanto. El resultado exacto se puede encontrar integrando (numéricamente) la ecuación de Friedmann a lo largo del tiempo, y resulta ser aproximadamente 46.5 Gly. Dado que, por cierto, este resultado también se puede expresar como aproximadamente 14 mil millones de parsec (Gpc), también podría ser esto lo que confundió a Jagadheep.

— pela

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La masa del universo observable puede derivarse de su densidad.

Según el Dr. Jagadheep D. Pandian:

La densidad de la materia en el universo se puede medir por varios medios, que son demasiado técnicos para entrar en este punto: las personas miden la densidad estudiando las fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, supercúmulos, nucleosíntesis de Big Bang, etc.

Usando la densidad y el tamaño del universo observable, la masa puede derivarse en 3 x 10 ⁵⁵ g. Esta cifra incluye tanto la materia oscura como la materia tradicional.

Me imagino que una desviación histórica en masa podría ser detectable si fuera significativa, pero no puedo imaginar qué podría causar una desviación que sería detectable en la escala de la que estamos hablando.

Fuente:

¿Cuál es la masa del universo? (Intermedio) - Universidad de Cornell, Pregúntale a un astrónomo

— llamado 2voyage
fuente

Como señaló userLTK, el autor de esta fuente ha utilizado un valor del radio del Universo observable que es aproximadamente un factor de 3 demasiado pequeño. Esto podría deberse a que olvidó explicar el hecho de que el Universo se está expandiendo o porque accidentalmente usó años luz en lugar de parsecs (vea mi comentario a userLTK bajo mi propia respuesta).

— pela

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No, simplemente usaron el valor incorrecto para el radio del universo observable.

— Rob Jeffries

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La densidad aparente del universo es inconsistente con las observaciones disponibles. Debido a la velocidad relativamente lenta de la luz, las observaciones no reflejan distribuciones reales.

Ahora se observan galaxias en posiciones y tamaños hace miles de millones de años. Mientras que nuestra propia Vía Láctea tiene una dispersión computacional del tiempo durante millones de años.

Agregue a esto que las galaxias se están separando de manera observable entre sí a una velocidad superior a la de la luz, significa que hay galaxias que se alejan de nosotros a velocidades superiores a la velocidad de la luz y es probable que no se detecten debido a su firma débilmente dispersa.

Es probable que el universo observable esté sesgado con suficiente variabilidad en la evidencia confiable, lo que hace que la medición de la densidad universal sea poco práctica y no confiable.

— Toni
fuente

La densidad del universo no se determina contando las galaxias visibles. Y, obviamente, la velocidad finita de la luz se tiene en cuenta en todos los cálculos. No hay inconsistencias aquí.

— pela

Si observamos que las galaxias se separan entre sí a una velocidad mayor que la de la luz, entonces tenemos galaxias que se separan de nosotros a una velocidad mayor que la de la luz. Además, basado en la separación debido a la relatividad (entropía) y al universo como espacio / tiempo experimentando disipación. Según la velocidad de la luz, debería haber un límite en el que podamos ver el borde de nuestro universo conocido en función de la luz. Como las galaxias en nuestro campo muy lejano viajan más rápido que la velocidad de la luz lejos de nosotros. A menos que algunos en los lugares lejanos estén viajando hacia nosotros, lo que significaría un universo más grande

— Toni

Si el Big Bang es como una explosión, AND Dark Matter actúa como una banda elástica. Luego, los sistemas circundantes de galaxias fueron expulsados hacia afuera, hasta que Dark Matter atrae a las galaxias externas hacia adentro. Lo que indicaría que potencialmente no había Big Bang. Que un universo mucho más grande de lo que percibimos está en modos de oscilación perpetua. NO digo que sí, pero personalmente no sé de una contradicción relacionada.

— Toni

math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/grav_speed. html Si la gravedad se propaga a la velocidad de la luz, entonces nuevamente los cálculos de densidad basados en gravimetría están increíblemente sesgados. La pregunta es. "¿Qué se puede evaluar para determinar una distribución precisa de la masa? ¿Incluyendo la materia blanca, la materia oscura y otras formas que contribuyen a la densidad que aún no podemos detectar?"

— Toni

Lo siento Toni, pero parece que tienes varios malentendidos sobre astronomía. Las galaxias retroceden entre sí a una velocidad proporcional a su separación, por lo que, para distancias suficientemente grandes, sí, retroceden más rápido que la velocidad de la luz. Eso no es problema para los cálculos que hacemos. Las galaxias no fueron "expulsadas" por Big Bang. Así no fue como ocurrió Big Bang, y las galaxias no existieron hasta varios cientos de millones de años después. La materia oscura no "actúa como una banda elástica y tira de las galaxias hacia atrás"; La materia oscura actúa a través de la gravedad, al igual que la materia ordinaria, y las dos están completamente mezcladas.

— pela

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Queda una cuestión de semántica, que es simplemente, qué se entiende por "universo observable". El hecho es que diferentes personas van a querer decir cosas diferentes con esa misma frase. De hecho, el Wiki sobre el "universo observable" se contradice en su primer párrafo, afirmando primero que "El universo observable es una región esférica del Universo que comprende toda la materia que se puede observar desde la Tierra en la actualidad, porque la luz y otros las señales de estos objetos han tenido tiempo de llegar a la Tierra desde el comienzo de la expansión cosmológica ", pero luego, cuatro frases más tarde, cambia su significado, diciendo:" Cada ubicación en el Universo tiene su propio universo observable, que puede superponerse o no uno centrado en la Tierra ". Por lo tanto, parecen elegir una edad universal particular para su significado, pero no necesariamente un punto de vista particular. Pero tenga en cuenta que, en este sentido, no hay forma de responder cómo cambia con el tiempo, ya que existe solo en un momento.

Este significado nos da varias opciones sobre cómo extender el "universo observable" hacia adelante y hacia atrás en el tiempo. Por ejemplo, podríamos tomar todas las cosas en el "universo observable" de hoy de la Tierra, y preguntar dónde estarán esas cosas en el futuro y dónde estaban en el pasado. Entonces podemos usar un lenguaje como "cuando el universo observable era del tamaño de una toronja", etc., pero notamos la ambigüedad: cuando se aplica al futuro, como "qué será el universo observable en tal o cual momento". "invariablemente imaginamos actualizar lo que podrían ver los seres del día, pero cuando se aplica al pasado, generalmente no imaginamos que haya seres, por lo que no actualizamos cuál sería su universo observable, nosotros tomar la nuestra y encogerla.

Francamente, el término es realmente un desastre, por lo que para responder a su pregunta, tendremos que aclarar qué significado está tomando. Supongamos que te refieres al "universo obserable" que está constantemente actualizando lo que los seres hipotéticos podrían observar si hubieran existido en la Tierra en ese momento, entonces tenemos una masa dependiente del tiempo. A medida que la Tierra envejezca, habrá más tiempo para que la luz nos alcance, por lo que el universo observable aumentará de tamaño, pero no necesariamente aumentará de masa. Suponiendo que la aceleración continúa como se esperaba, la masa del universo observable aumentará en un factor de 2, alcanzará un máximo y luego comenzará a disminuir. Su tamaño siempre aumentará con el tiempo, pero su masa disminuirá.

— Ken G
fuente

El término "universo observable" tiene un significado preciso y bien entendido: son los eventos que están en el pasado causal conforme de un observador comoving dado en un momento dado.

— John Davis

También olvidé agregar, siempre que el Universo esté dominado por la materia o la energía oscura, entonces la masa del Universo observable siempre aumentará.

— John Davis

Lo que digo es que su significado no es lo que encontrará en la mayoría de los lugares. No estoy afirmando que un significado preciso sea imposible, estoy diciendo que no es lo que se usa.

— Ken G

Además, ¿por qué tiene que ser el pasado causal "conforme"? ¿No es el pasado causal un concepto bien definido? ¿Y no debería un observador no comoving tener un universo observable también? Finalmente, su afirmación no suena correcta: creo que es ampliamente aceptado que un universo dominado por la energía oscura tiene una masa de universo observable que cae con el tiempo, eso es ciertamente lo que afirma Wiki.

— Ken G

En ese último punto, podría ser que lo estoy confundiendo con el horizonte de sucesos, por el cual las galaxias cuya evolución podríamos controlar en principio sobre el tiempo cósmico caen fuera de nuestra esfera de influencia, y nosotros de la suya. Por lo tanto, solo pudimos ver su evolución hasta cierto punto, pero parecerían detenerse y detenerse profundamente hacia el rojo, por lo que serían inobservables en la práctica, pero el significado de universo observable solo se trata de lo que podríamos ver en principio y si podría verlos en cualquier etapa de su historia.

— Ken G