Ist es "Unsinn, überhaupt über Objekte außerhalb des beobachtbaren Universums zu sprechen", die keinen Gravitationseinfluss auf uns haben? (endliche Geschwindigkeit der Schwerkraft)

Die frühere Antwort sagte

Jeder Punkt im Universum hat sein eigenes [beobachtbares Universum], was impliziert, dass die Objekte in der Nähe des Randes unseres [beobachtbaren Universums] von Objekten jenseits dieses Randes beeinflusst werden könnten. Wir würden diese Effekte indirekt beobachten.

was falsch ist. Unser beobachtbares Universum wird definiert, indem wir unseren vergangenen Lichtkegel zu einem frühen Zeitpunkt zurückverfolgen (z. B. die CMB-Emissionszeit oder das Ende der Inflation):

        *  <-- here-and-now
       / \
      /   \
     /     \
    /       \
-----------------  <-- cutoff time
   |<------->|
     our O.U.

Das beobachtbare Universum eines entfernten Objekts zu dem Zeitpunkt, zu dem wir es sehen können, ist in unserem enthalten:

        * us
       / \
      /   * them
     /   / \
    /   /   \
-----------------
   |<------->|  our O.U.
       |<--->|  their O.U.

Das beobachtbare Universum desselben Objekts zu einem späteren Zeitpunkt erstreckt sich über unsere heutige OU hinaus:

        *  *
       / \/ \
      /  /\  \
     /  /  \  \
    /  /    \  \
-------------------
   |<------->|
      |<------->|

aber wir können diese Effekte erst später sehen. Wenn wir sie sehen, hat sich unsere OU weit genug ausgedehnt, um auch die Ursachen einzubeziehen.

Die Definition des beobachtbaren Universums lässt die Möglichkeit offen, dass etwas außerhalb unseres beobachtbaren Universums, aber innerhalb unseres vergangenen Lichtkegels eine Gravitationswirkung hat, die wir derzeit beobachten könnten:

        * us
       / \
      /   \
-----------------  <-- cutoff time
    /|<--->|\
   /   O.U.  \
  /           \

 |<->|     |<->|  something out here?

Aber GR und Beobachtungen schränken die Möglichkeiten stark ein:

• Der Effekt kann nicht isotrop sein. Die isotrope Expansion/Kontraktion ist die Ricci-Krümmung, und die GR-Feldgleichung verbindet die Ricci-Krümmung mit der lokalen Materieverteilung. Es gibt kein Ricci-Feld mit großer Reichweite.

• Der anisotrope Effekt müsste klein genug sein, um den CMB nahezu perfekt isotrop zu lassen.

Ich denke, es besteht keine Hoffnung, dass ein Effekt mit diesen Einschränkungen andere astronomische Daten genug verwerfen könnte, um eines der offenen Probleme in der Kosmologie zu erklären. Aber es ist kein Unsinn, darüber zu reden.

Zunächst einige Definitionen.

Die Grenzen der Beobachtbarkeit in unserem Universum werden tatsächlich durch kosmologische Horizonte gesetzt , von denen das "beobachtbare Universum" nur ein Typ ist. Diese hängen nicht nur davon ab, ob wir das Ding von der Erde aus erkennen können, sondern auch davon, wann das Signal erzeugt wurde?

Es gibt verschiedene Arten von kosmischen Horizonten:

Der Teilchenhorizont begrenzt die sichtbare Entfernung aufgrund des endlichen Alters des Universums - das ist wahrscheinlich das, was Sie mit "beobachtbares Universum" gemeint haben. Das heißt, der Teilchenhorizont stellt die größte Mitbewegungsentfernung dar , aus der Licht den Beobachter bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben könnte. Aufgrund der räumlichen Ausdehnung des Universums ist dies nicht das Alter des Universums mal der Lichtgeschwindigkeit, wie beim Hubble-Horizont (siehe unten), sondern die Lichtgeschwindigkeit multipliziert mit der konformen Zeit .

Der Hubble-Horizont ist ein theoretischer Horizont, der die Grenze zwischen Partikeln definiert, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt relativ zu einem Beobachter langsamer oder schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen. Dies bedeutet nicht, dass das Teilchen unbeobachtbar ist, da das Licht aus der Vergangenheit den Beobachter erreichen kann. In den aktuellen Modellen des expandierenden Universums würde uns das vom Hubble-Horizont emittierte Licht in endlicher Zeit erreichen. (diese Angaben hängen vom Vorzeichen des Hubble-Parameters ab).

Der kosmische Ereignishorizont ist die größte gemeinsame Entfernung, aus der jetzt emittiertes Licht einen zukünftigen Beobachter erreichen kann. Die derzeitige Entfernung zu unserem kosmischen Ereignishorizont beträgt etwa 16 Milliarden Lichtjahre, was innerhalb der „beobachtbaren“ Sphäre liegt, die durch den Teilchenhorizont gegeben ist.

Es gibt auch "praktische Horizonte" wie die Oberfläche der letzten Streuung für Photonen (dh Rekombination, Ursprung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds) und vermutete Oberflächen der letzten Streuung für Neutrinos und Gravitationswellen des frühen Universums.

Schließlich könnte es abhängig von der Expansion des Universums und ob wir uns für immer weiter ausdehnen, einen „Zukunftshorizont“ geben, der die weiteste Entfernung begrenzt, die möglicherweise in Einheiten der heutigen richtigen Entfernung gemessen werden kann.

Beachten Sie, dass diese Terminologie nicht immer streng und einheitlich verwendet wird, zum Beispiel:

„Manchmal unterscheiden Astrophysiker zwischen dem sichtbaren Universum, das nur Signale enthält, die seit der Rekombination emittiert wurden (als Wasserstoffatome aus Protonen und Elektronen gebildet wurden und Photonen emittiert wurden) – und dem beobachtbaren Universum, das Signale seit dem Beginn der kosmologischen Expansion (dem Großen Knall in der traditionellen physikalischen Kosmologie, das Ende der inflationären Epoche in der modernen Kosmologie).

Ist es wirklich "Unsinn, überhaupt über Objekte zu sprechen", die sich derzeit außerhalb des beobachtbaren Universums befinden, aber in Zukunft möglicherweise ohne Gravitationseinfluss auf uns sichtbar werden, da sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, oder ist dies ein nützliches Konzept, wenn auch vielleicht ein ungenaues Ausdruck, wenn GR umarmt wird?

Ich hoffe, mit den obigen Definitionen ist es eindeutig KEIN Unsinn und hängt eindeutig davon ab, was wir unter "beobachtbares Universum" verstehen. Selbst beim einfachsten Beispiel des Teilchenhorizonts impliziert das kopernikanische Prinzip, dass jeder Punkt im Universum seinen eigenen Teilchenhorizont hat, was impliziert, dass die Objekte nahe dem Rand unseres Teilchenhorizonts von Objekten jenseits dieses Rands beeinflusst werden könnten. Wir konnten diese Effekte indirekt nach ausreichender kosmischer Expansion beobachten. Man kann sich kompliziertere Szenarien vorstellen, aber ich denke, das macht den Punkt.