Era del universo y dilatación del tiempo

Dado nuestro conocimiento y el modelo cosmológico estándar, estimamos que la edad del universo tiene aproximadamente 13.7 mil millones de años.

¿Qué sentido tiene hablar de la edad del universo en su conjunto?

Podemos observar la dilatación del tiempo, por lo que sabemos que el tiempo pasa de manera diferente para los observadores que se mueven a diferentes velocidades (dilatación del tiempo relativista especial) o ubicados a diferentes distancias de los centros de campos gravitacionales fuertes (como se explica por la relatividad general). ¿Es la edad estimada del universo una propiedad del universo o de nosotros como observadores?

¿Percibiría un observador diferente que la edad del universo es diferente? ¿Las diferentes partes del universo tienen edades diferentes? ¿Se aplican incluso los principios de la relatividad especial cuando se piensa en una escala universal?

La respuesta es sí, la dilatación del tiempo afecta la cantidad de tiempo que experimenta un observador desde el Big Bang hasta el momento presente (cosmológico).

Sin embargo, hay un cierto conjunto de observadores especiales llamados observadores comoving, estos son los observadores ante los cuales el Universo parece isotrópico. Por ejemplo, podemos decir que la Tierra se está moviendo a unos 350 km / s en relación con un observador comoving cercano al medir la anistropía en el fondo cósmico de microondas (de hecho, causa una anistropía relativamente grande, las imágenes del CMB que ves desde WMAP, etc con esta anistropía factorizada).

Una propiedad especial de un observador comoving en el Universo es que maximizan la edad del Universo, es decir, ningún otro observador puede experimentar más tiempo desde el Big Bang que un observador comoving (en caso de que pregunte, no hay un observador que minimice el tiempo desde el Big Bang). Cuando hablamos de la edad del Universo, estamos hablando de la edad del Universo desde el punto de vista de un observador comoving.

En el modelo estándar, el universo se ve igual para todas las ubicaciones que se mueven en el marco de descanso local. Esto incluye su edad aparente. Puede saber si está en el marco de descanso local si la expansión de las galaxias a su alrededor es simétrica en todas las direcciones y el fondo de microondas también es el mismo en todas las direcciones. En pocas palabras, cualquier civilización en cualquier galaxia en el universo visible mediría la misma edad del universo que nosotros.

Sin embargo, si algún objeto lograra moverse casi a la velocidad de la luz en relación con sus marcos de descanso locales, que habrían estado cambiando continuamente, durante una fracción significativa de la edad del universo, habría dilatación del tiempo relativista y ese objeto No haber envejecido tanto como el resto del universo. Es decir, si hubiera un reloj a bordo, registraría menos tiempo transcurrido. Sin embargo, dado que hacer esto requiere aceleraciones continuas y una gran energía, ningún fenómeno natural que conozcamos podría haber experimentado esto.

Si un objeto acelera a la velocidad de la luz y luego apaga sus motores, entonces, debido a la expansión del Hubble, viajará a lugares donde, en relación con las nuevas galaxias locales, ya no se acerca a la velocidad de la luz y, por lo tanto, a la dilatación del tiempo. visto por observadores locales cae. Los cosmólogos generalmente usan coordenadas de expansión, que se expanden en el tiempo con la escala global, para hacer cálculos. En las coordenadas de expansión, este efecto aparece como una fuerza ficticia (que surge de la transformación del sistema de coordenadas) que actúa para amortiguar las velocidades.