Liegt der Rand unserer Hubble-Sphäre innerhalb unseres kosmischen Ereignishorizonts und warum?

Wie Chris White betont, ist dies ein subtiles Problem, daher bin ich gespannt auf weitere Antworten - vielleicht kann jemand eine gute Autoanalogie finden;)

In der Zwischenzeit ist hier meine beste Chance auf eine Erklärung:

Akzeptieren Sie zunächst, dass die Existenz eines bevorzugten räumlichen Schnitts die FLRW-Raumzeit nicht zur Minkowski-Raumzeit macht: Die richtige Entfernung zu konstanter kosmologischer Zeit ist kein Ersatz für die spezielle relativistische richtige Entfernung, und alle Vorbehalte der allgemeinen Relativitätstheorie gelten immer noch.

Betrachten Sie nun sich bewegende Koordinaten und wählen Sie zwei beliebige Ruhepunkte als Emitter und (eventuell) Absorber. Unabhängig von der anfänglichen richtigen Entfernung oder Rückzugsgeschwindigkeit bewegt sich ein Photon stetig vom Emitter zum Absorber, wodurch die Distanz verringert wird, die es noch zurücklegen muss. Es wird in einer bestimmten Entfernung nicht anhalten oder einfrieren, und das gilt sogar für Photonen, die von jenseits des Ereignishorizonts emittiert werden - sie brauchen nur länger als unendlich viel Zeit, um ihr Ziel zu erreichen ...

Der Ereignishorizont ist im Grunde der vergangene Lichtkegel bei$t=\infty$, bestehend aus Null-Geodäten und hat physikalische Bedeutung. Im Gegensatz dazu ist die Hubble-Sphäre weitgehend willkürlich: Dorthin reicht eine bestimmte Koordinatengeschwindigkeit – die Rezessionsgeschwindigkeit$c$. Die Lichtgeschwindigkeit begrenzt jedoch nur Relativgeschwindigkeiten, die beim selben Ereignis oder über Paralleltransport ausgewertet werden müssen. Geht man von Pulsars Figur aus, hat Licht, das uns gerade jetzt von der Hubble-Sphäre erreicht$1\lt z\lt3$, was das Photon betrifft, war die Relativgeschwindigkeit von Emitter und Absorber etwa$(0.7\pm0.1)c$- Nichts zu verachten, aber nahe genug ist nicht gut genug.

Die Referenz ist die Antwort von Pulsar , siehe detaillierte Erklärungen und Grafiken.

Die Antwort von @Christoph ist richtig, also ist es nur eine andere Möglichkeit, die Antwort auszudrücken.

Erstens gibt es eine Vorstellung von der augenblicklichen richtigen Entfernung (zwischen uns und einer Galaxie), bei der wir uns vorstellen können, dass die Expansion zu einem bestimmten Zeitpunkt gestoppt wird$t$, und dass wir die Entfernung zwischen uns und der Galaxie messen. Dies ist eine Pseudodistanz, die nicht wirklich und praktisch messbar ist.

Die Hubble-Distanz ist eine richtige Distanz, die einer Rezessionsgeschwindigkeit von entspricht$c$manchmal$t$. Es hängt nur von Eigenschaften ab ($a(t)$, etc ...) zu der Zeit$t$.

Die Differenz zwischen der eigentlichen Entfernung des kosmischen Ereignishorizonts (und auch der eigentlichen Entfernung des vergangenen Lichtkegels) im Vergleich zur Hubble-Entfernung (siehe in der Referenz die Ausdrücke von$D_\text{H}(t_{ob}),D_\text{lc}(t_\text{em},t_\text{ob}) ,D_\text{eh}(t_0$) für Details), ist, dass es für die richtige Entfernung des kosmischen Ereignishorizonts und die Entfernung des vergangenen Lichtkegels ein physikalisches Signal (ein Photon) gibt. Es gibt also eine Integration auf verschiedene Weise$a(t)$, dies entspricht der Tatsache, dass das Photon selbst immer eine Geschwindigkeit von hat$c$, in einem lokalen Rahmen, die reale Entfernung zwischen beispielsweise$2$Zwischengalaxien auf seiner Reise, nimmt aufgrund der Expansion des Universums zu. Wir müssen also alle Werte von berücksichtigen$a(t)$von dem Zeitpunkt, an dem das Photon emittiert wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Photon beobachtet wird.

Die andere Tatsache ist, dass die Hubble-Distanz genau innerhalb des Ereignishorizonts liegt. Das Verhältnis zwischen der$2$hängt vom Ausdruck des Hubble-Parameters ab$H(a(t))$, zwischen$t$und$+\infty$

Hier ist mein Versuch, die Frage zu beantworten (sprich: laut denken).

In der Vergangenheit verlangsamte sich das Universum in seiner Expansion .
Aus diesem Grund expandierte die Hubble-Sphäre tatsächlich; dh Sie müssen Vater und weiter weg schauen, um ein Objekt zu finden, das sich mit Lichtgeschwindigkeit zurückzieht. Wenn also ein Objekt nur ein wenig außerhalb der Hubble-Sphäre ein Photon aussendet, wird es sich, wenn Sie eine Weile warten, innerhalb unserer Hubble-Sphäre befinden, und wir werden schließlich das Photon empfangen. Kein Problem.
Aber in gewisser Weise arbeiteten die Hubble-Sphäre und das Photon tatsächlich zusammen. Was ich meine ist, das Photon bewegt sich auf uns zu und die Hubble-Sphäre bewegt sich von uns weg – und bringt dieses kämpfende Photon in seine Reichweite.

Jetzt beschleunigt sich das Universum in seiner Expansion .
Das bedeutet, dass sich die Hubble-Sphäre zusammenzieht. Etwas, das sich mit subluminalen Geschwindigkeiten zurückgezogen hat, kann – in der Zukunft – superluminal zurückweichen. Ein Photon, das direkt außerhalb der Hubble-Sphäre bei einer Galaxie G1 emittiert wird, kämpft also tatsächlich gegen die Kontraktion der Hubble-Sphäre. Was zählt, ist, wie schnell sich die Hubble-Sphäre zusammenzieht, im Vergleich dazu, wie schnell das Photon die Distanz zu uns verringert (Herzlichen Glückwunsch an @christophs großartigen Beitrag!).
Stellen Sie sich eine Galaxie (G2) auf halbem Weg zwischen uns und der Stelle vor, an der das Photon emittiert wurde (G1, knapp außerhalb unserer Hubble-Sphäre). G1 befindet sich innerhalb der Hubble-Sphäre von G2, daher ist es leicht zu glauben, dass das Photon G2 in endlicher Zeit erreichen wird. Was uns wichtig ist, ist, ob G2 innerhalb unserer Hubble-Sphäre sein wird, wenn das Photon es erreicht! Obwohl sich die Hubble-Kugel zusammenzieht, könnte das Photon die Distanz möglicherweise schneller schließen.
Der Ereignishorizont ist die Entfernung, aus der ein (jetzt emittiertes) Photon niemals ganz in unsere Hubble-Sphäre eindringen kann.

Vielleicht denkst du immer noch: „Aber wenn sich Dinge in der Hubble-Sphäre mit Lichtgeschwindigkeit zurückziehen … wie könnte ein Photon jemals aufholen?“ (Zumindest war ich). Ich denke, der Clou ist, dass die Hubble-Kugel nicht universell mit Lichtgeschwindigkeit zurückweicht, sondern nur scheinbar – relativ zum Beobachter in voller Entfernung .