Kann sich die Hubble-Sphäre jemals über den kosmischen Ereignishorizont erstrecken?

Ich kämpfe darum, den Hubble-Band mit der Idee eines kosmischen Ereignishorizonts in Einklang zu bringen .

Wie ich verstehe, nimmt das Hubble-Volumen im Laufe der Zeit zu, weil die Hubble-Konstante abnimmt. Dies sollte es Photonen ermöglichen, die in superluminalen Regionen emittiert werden, in das Hubble-Volumen einzudringen und subluminal zu werden.

Der kosmische Ereignishorizont ist nach meinem Verständnis der Punkt, an dem Licht, das über den kosmischen Ereignishorizont hinaus emittiert wird, niemals die Erde erreichen wird.

Kann also eine Galaxie Licht aussenden, das uns erreichen kann, aber dann den kosmischen Ereignishorizont überschreiten, sodass jegliches Licht, das sie nach diesem Punkt aussendet, uns niemals erreichen wird? Und wenn das Hubble-Volumen im Durchmesser zunimmt, warum kann es dann nicht den kosmischen Ereignishorizont überholen und dem Licht in dieser Region erlauben, sich jetzt subluminal fortzubewegen?

Insbesondere über Objekte, die sich in und aus Horizonten bewegen, sollten diese oder andere Materialien von denselben Autoren das sein, wonach Sie suchen. arxiv.org/abs/astro-ph/0310808

Antworten (1)

Nein, die Hubble-Sphäre kann sich niemals über den kosmischen Ereignishorizont erstrecken; es kann sich ihm nur asymptotisch annähern.

Die Hubble-Sphäre ist die Region, in der sich Galaxien (und andere Dinge) langsamer als das Licht von uns entfernen. Der Ereignishorizont ist der Bereich, außerhalb dessen uns kein Licht jemals erreichen kann. Wenn sich die Hubble-Sphäre über den Ereignishorizont hinaus erstrecken würde, würde dies bedeuten, dass es in der Raumzeit eine Region gibt, die sich subluminal zurückzieht , die wir aber nie sehen könnten. Aber wir waren und werden immer in der Lage sein, Licht aus unterschwelligen Regionen zu sehen.

Eine Galaxie kann jedoch den Ereignishorizont überschreiten, sodass sie kein Licht mehr aussenden kann, das wir sehen können. Am einfachsten ist dies in mitbewegten Koordinaten zu sehen, dh den Koordinaten, die sich zusammen mit dem Universum ausdehnen. In diesen Koordinaten haben Galaxien feste Positionen, aber der Ereignishorizont schrumpft immer weiter.

Im Raumzeitdiagramm unten sehen Sie die Zeit als Funktion sich bewegender Koordinaten. Wir sind dort, wo sich die blauen Linien kreuzen. Die gelbe Region ist der Teil der Raumzeit, von dem wir ein Signal empfangen können, das durch den Ereignishorizont (orange) begrenzt ist und sich langsam der Hubble-Sphäre (violett) nähert. Galaxien an festen Koordinaten folgen Linien parallel zur schwarz gepunkteten Linie und können daher schließlich den Horizont überqueren.

Zum Beispiel beträgt die Entfernung zum Horizont heute 16,5 Glyr. Eine Galaxie in dieser Entfernung kann jetzt ein Photon emittieren , das wir in einer fast unendlich fernen Zukunft entdecken können, das in den extremen Radiobereich rotverschoben ist.

Aber morgen ist es zu spät.

Freizeit

Vielen Dank für die Erklärung! Es macht sehr viel Sinn. Geht die obige Grafik also von einem sich beschleunigenden Universum aus, weil der Radius der Hubble-Sphäre abnimmt? Und bei t=unendlich wird alles, was sich nicht in unserer unmittelbaren Nähe befindet, die Hubble-Sphäre und den kosmischen Ereignishorizont passieren?
Wie bestimmen wir außerdem, wo sich der Ereignishorizont heute befindet? Ist es die Grenze, an der sich die Galaxien so schnell zurückziehen, dass ein von einer der Galaxien emittiertes Photon niemals von der Hubble-Sphäre eingeholt werden kann?
@Matthew Ja, ein Raumzeitdiagramm basiert auf einer Reihe kosmologischer Parameter; hier habe ich die Planck 2016- Werte verwendet, bei denen dunkle Energie etwa t ~ 10 Gyr übernimmt, wodurch der Hubble-Radius abnimmt. Aber denken Sie daran, dass dies Koordinaten verschiebt; in physikalischen Koordinaten nimmt es nicht ab, sondern nähert sich asymptotisch ~17 Glyr, also nicht wirklich "unmittelbarer Nähe" (wenn die dunkle Energie jedoch ein sich entwickelndes Zustandsgleichung hat, könnte sich dies so ändern, dass die Hubble-Sphäre auf r→ abnimmt 0, der Galaxien, Sterne, Planeten und schließlich Atome in einem großen Riss auseinanderreißt).
Und ja, der Ereignishorizont trennt den Teil der Raumzeit, von dem wir möglicherweise ein Signal empfangen, von dem Teil, in dem wir dies nicht können . Dies hängt auch von der Kosmologie ab; Beispielsweise gibt es in einem Universum ohne dunkle Energie keine Region, die wir nicht irgendwann sehen können, wenn wir nur lange genug warten (theoretisch; in der Praxis sind ausreichend weit entfernte Galaxien zu schwach und zu rotverschoben).
Es ist eine interessante und oft missverstandene Tatsache, dass die Entfernung zum EH zu jeder Zeit größer ist als zur Hubble-Sphäre (obwohl sie sich einander nähern), was bedeutet, dass es immer Galaxien geben wird, die sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zurückziehen, was möglicherweise der Fall ist noch sehen können. Zum Beispiel ist heute d(EH) = 16,5 Glyr, während d(Hub) = 14,4 Glyr. Alle Galaxien in der Hülle zwischen 14,4 und 16,5 Glyr ziehen sich derzeit also aus der FTL zurück, aber wir könnten eines Tages immer noch das Licht sehen, das sie heute aussenden .
Kann sich die Hubble-Sphäre jemals über den kosmischen Ereignishorizont erstrecken?
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