Verwirrung über das Konzept des kosmologischen Horizonts

Ich gehe davon aus, dass Sie mit kosmologischem Horizont den kosmologischen Ereignishorizont meinen . Nun gibt es zwei Möglichkeiten:

1. Sie reisen in eine Region, die (noch) innerhalb des Ereignishorizonts der Erde liegt. Dann wird das Licht, das Sie an diesem Ort beobachten, per Definition auch die Erde erreichen (falls dies noch nicht geschehen ist). Tatsächlich wird dieses Licht die Erde erreicht haben, bevor Sie zurückgereist sind, also haben Sie Ihren Mitmenschen nichts Neues zu erzählen.

2. Sie reisen in eine Region, die außerhalb des Ereignishorizonts der Erde liegt . Dann, wiederum per Definition, sind Sie in der Lage, Licht zu sehen, das niemals die Erde erreichen wird. Allerdings kann nichts die Erde erreichen: Sie können auch nicht mehr zurückreisen und keine Signale zur Erde senden. Sobald Sie sich außerhalb des Ereignishorizonts der Erde befinden, sind Sie für immer von der Erde abgeschnitten.

Mit anderen Worten, die Region, in die Sie gereist sind, hat möglicherweise einen eigenen Ereignishorizont, aber das spielt keine Rolle. Entscheidend ist, ob Sie sich noch innerhalb des Ereignishorizonts der Erde befinden oder nicht. Wenn Sie es sind, dann wird die Erde die gleichen Informationen wie Sie erhalten, und bevor Sie es zurück schaffen können. Wenn Sie es nicht sind, können Sie nicht mehr mit der Erde kommunizieren, geschweige denn zurückreisen.

Ein letztes Wort der Vorsicht. Eine andere Region des Weltraums hat nicht unbedingt einen anderen Ereignishorizont. Die FLRW-Metrik ist eine Idealisierung und nur in großen Maßstäben gültig. Eine Region, die zB 100 Lichtjahre entfernt ist, ist gravitativ an uns gebunden, und zwar im Standard$\Lambda$CDM-Modell bleibt es gravitativ gebunden. Da alle Beobachter in einer gebundenen Struktur sich gegenseitig Signale senden können, teilen sie alle den gleichen kosmologischen Ereignishorizont.

Der kosmologische Horizont erweitert sich ständig mit der Zeit. Als Sie umgezogen sind, war die Erweiterung des kosmologischen Horizonts in der Richtung, in die Sie reisten, schneller und langsamer hinter Ihnen. Als Sie zum anderen Beobachter kamen und stehen blieben, hatten Sie beide den gleichen kosmologischen Horizont. Dieser kosmologische Horizont war größer als euer ursprünglicher kosmologischer Horizont und schließt euren ursprünglichen kosmologischen Horizont vollständig ein, weil ihr euch langsamer als das Licht fortbewegen musstet.

Als Sie zu Ihrem ursprünglichen Standort zurückkehrten, war die Ausdehnung des kosmologischen Horizonts in der Rückkehrrichtung schneller und hinter Ihnen langsamer. Sobald Sie also an Ihrem ursprünglichen Standort angehalten haben, haben Ihr ursprünglicher kosmologischer Horizont und Ihr jetzt größerer aktueller kosmologischer Horizont dasselbe Zentrum. Wie zuvor umschließt Ihr neuer kosmologischer Horizont vollständig den kosmologischen Horizont, den Sie hatten, als Sie am anderen Beobachterort waren.

Der neue kosmologische Horizont des anderen Beobachters hat ein anderes Zentrum, aber er kann derzeit einen Teil des Universums sehen, der sich derzeit außerhalb Ihres kosmologischen Horizonts befindet (in der Richtung von Ihnen weg), und Sie können derzeit einen Teil des Universums sehen, der sich derzeit außerhalb seines kosmologischen Horizonts befindet (in die Richtung von ihm weg).

Lassen Sie mich versuchen, Ihre Frage umzuformulieren, damit sie einfacher zu beantworten ist. Angenommen, Sie sind ein mitbewegter Beobachter in einem de Sitter-Universum, dann befinden Sie sich im Zentrum eines kugelförmigen Ereignishorizonts mit einem konstanten Radius$R$:

Sie können ein Signal vom grünen Punkt empfangen, weil er sich innerhalb Ihres Horizonts befindet, und Sie können ein Signal an einen Beobachter am blauen Punkt senden, da er sich innerhalb Ihres Horizonts befindet. Die Summe der Entfernungen$d_1 + d_2$kann jeden Wert kleiner als haben$2R$, aber bedeutet das nicht, dass ein Beobachter am blauen Punkt Signale vom grünen Punkt in einer Entfernung von mehr als empfangen kann?$R$dh von außerhalb ihres Horizonts?

Um zu verstehen, was vor sich geht, müssen Sie die Bewegung des Beobachters am blauen Punkt berücksichtigen. Es gibt drei Hauptfälle:

1. der blaue Beobachter ist ein mitbewegter Beobachter, in diesem Fall bewegen sie sich mit Geschwindigkeit von Ihnen weg$Hd_2$, und wird durch die Expansion von Ihnen weg beschleunigt.

2. Der blaue Beobachter ist in Bezug auf Sie momentan stationär, wird aber durch die Expansion wegbeschleunigt.

3. Der blaue Beobachter bleibt relativ zu Ihnen stationär, indem er eine Form oder einen Raketenmotor verwendet.

Fall 1 ist der einfache Fall, denn in der Zeit, die das Signal braucht, um Sie vom grünen Punkt zu erreichen, wird der blaue Beobachter wegbeschleunigt sein. Wenn die Summe von$d_1 + d_2 > R$Wenn Sie dann das grüne Signal erhalten, befindet sich der blaue Beobachter auf einer Flugbahn, die das von Ihnen gesendete Signal übertrifft, sodass er es niemals empfängt.

Fall 3 ist schwieriger, da die Position des Horizonts für eine nicht mitbewegte Beobachtung anders sein wird. Die Beschleunigung zieht die Horizontdistanz gegenüber dem blauen Beobachter zusammen und verlängert sie in Ihre Richtung. Dies ermöglicht es dem blauen Beobachter tatsächlich, Signale aus einer Entfernung von mehr als zu empfangen$R$ in Richtung der Beschleunigung . Die Kehrseite ist, dass sich der Horizont in die entgegengesetzte Richtung nach innen bewegt.

Fall 2 Ich gestehe, ich bin mir nicht sicher. Ich müsste einige Berechnungen anstellen, um mich davon zu überzeugen, dass ich verstanden habe, was vor sich ging, aber es scheint plausibel, dass eine ungewöhnliche Geschwindigkeit ungleich Null die Horizontposition beeinflussen würde.

All dies ist qualitativ, und um es konkret zu machen, müssten Sie die Geodäten des Lichts und die Geodäten des blauen Beobachters berechnen. Ich werde darüber nachdenken, aber ich vermute, dass dies eine chaotische Berechnung ist.