As estrelas, galáxias e aglomerados mostrados aqui são limitados pela gravidade e não se expandem com o universo.A expansão do universo tem uma história longa e marcante. Quando Hubble notou pela primeira vez a relação entre a distância de nós e a galáxia e o desvio para a luz vermelha, ele imediatamente percebeu que essas eram conseqüências da teoria geral da relatividade de Einstein. Quando Hubble anunciou sua descoberta, Einstein imediatamente renunciou à sua constante cosmológica - o "fator estúpido" projetado para manter o Universo estático - e chamou de seu maior erro. Mas enquanto o espaço entre galáxias está se expandindo, átomos, pessoas e planetas mantêm seu tamanho. O que determina isso? Nosso leitor quer descobrir:
Qual é a escala de dimensões quando se trata da expansão do universo? Isso significa que o comprimento de Planck é inconsistente? As órbitas atômicas crescem com esse alongamento do espaço ou a forte interação está impedindo isso?
Modelo do universo crescente "pão com passas", onde as distâncias relativas aumentam com a expansão do espaço (teste)É difícil imaginar a expansão do universo - porque não é nada intuitiva. A melhor analogia, talvez, seria imaginar o tecido do espaço na forma de um pedaço de massa suspenso no forno sob gravidade zero. Ao assar, o pão é adequado para fermento e se expande uniformemente em todas as direções. Mas isso é uma analogia para o espaço vazio. E se você quisesse imaginar um espaço em que haja matéria: prótons, átomos, pessoas, planetas, galáxias, aglomerados? Existem duas maneiras de imaginar essa extensão.
Uma é a superfície da bola com moedas coladas a ela. As moedas não mudam e a bola infla. O universo está se tornando maior, e todo o espaço entre partículas individuais - ou galáxias individuais - também está crescendo. Parece que a moeda está se afastando de seus vizinhos a uma certa velocidade e a moeda localizada duas vezes mais será removida duas vezes mais rápido. E cada moeda verá a mesma coisa: a velocidade percebida e o desvio para o vermelho (alongamento) da luz dependerão unicamente da distância da moeda que você está vendo. É exatamente o que está acontecendo aqui e é conhecido desde a década de 1920. É esse relacionamento que existe no Universo, que a lei de Hubble nos demonstrou.
Outra maneira de imaginar a extensão é pegar a bola na qual os objetos são desenhados. Quando a bola é inflada e a superfície é esticada, as marcas também se expandem. Obviamente, objetos distantes se afastarão de acordo com a lei de Hubble, mas, no nosso caso, eles mesmos serão inflados juntamente com a estrutura do espaço.
Então, o que acontece no universo? Em que escala o espaço está se expandindo? Em primeiro lugar, podemos estudar o próprio universo. Observando galáxias distantes, devemos registrar o desvio para o vermelho e diminuir sua massa, porque quanto mais distante a galáxia, mais cedo ela apareceu.
Vemos isso, mas você também vê outros recursos importantes:
• Galáxias com um grande desvio para o vermelho têm as mesmas linhas espectrais - o que significa que as propriedades e os tamanhos dos átomos que existiam bilhões de anos atrás não são diferentes dos atuais.
• O tamanho físico das galáxias é determinado exclusivamente por sua massa. Galáxias da mesma massa, antigas e novas, têm o mesmo tamanho.
• O princípio da formação de redes espaciais (estruturas de grande escala) depende apenas da quantidade de massa disponível em uma determinada área do espaço.
Acontece que a analogia com moedas estará mais próxima de nós do que com tinta. Observando o Universo, vemos que o tecido do espaço sempre se expande, a menos que seja interferido por outra força que une objetos. Isso se encaixa completamente na base teórica, porque, apesar da opinião generalizada, a expansão não é força, mas velocidade. Quando algo se une, torna-se sem importância que tipo de força o liga, seja uma força nuclear em prótons e núcleos de átomos, força eletromagnética em átomos, células e pessoas, ou é a gravidade no caso de planetas, estrelas, galáxias e aglomerados.
Veronica Hair ClusterEmbora o tecido do espaço se expanda por si só, ele se expande a uma determinada taxa por unidade de comprimento. (De fato, essa é uma quantidade com a dimensão do tempo inverso). Acontece que, se a força entre dois objetos os atrai mais rapidamente do que o espaço entre eles, aumenta devido à expansão do Universo, mas eles já não se transformam em "pintura", mas em "moedas". Nossos corpos estão conectados, cada átomo está conectado, o grupo local de galáxias já está conectado e até todo o aglomerado de cabelos de Veronica está conectado. Mas é importante lembrar que tudo é relativo. A expansão do Universo não afeta o nosso grupo local e tudo o que está dentro dele, porque o nosso grupo local está muito conectado - mas vai além, e o espaço continuará a se expandir. É por isso que galáxias distantes e outras estruturas relacionadas estão se afastando de nós, embora todas estejam localmente ligadas à sua parte do cosmos.
Mas podemos procurar regiões arbitrariamente pequenas do espaço onde não existe essa conexão, onde não há matéria, e descobrimos que uma região de qualquer tamanho - vários anos-luz, quilômetros, mícrons, diâmetros de prótons ou comprimentos de Planck (ou até menos) - está se expandindo sob a lei de Hubble. A velocidade de expansão do espaço no GR permite considerar o tecido do espaço como se fosse completamente contínuo e não precise ser quantizado, como na física quântica. Isso permanece verdadeiro para a expansão do Universo exatamente desde que você não coloque uma estrutura conectada nele! Não há restrições fundamentais sobre o tamanho de um pedaço de espaço durante a expansão, mas para isso deve ser vazio ou grande o suficiente para que a estrutura existente não possa superar a expansão.