“los objetos que estén más alla de 14000 millones de años luz (el radio del universo visible) se expanden desde nuestra perspectiva a una velocidad mayor a la de la luz”

Justamente nada puede expandirse DESDE NUESTRA PERSPECTIVA a una velocidad mayor a la de la luz, de eso va la relatividad, de que no hay un tiempo ni un espacio absoluto. Si no hay un espacio absoluto como podemos decir que este se expande. Es más no sería equivalente considerar que un espacio se expande que considerar que los objetos que pueblan un espacio encojen, o que estos objetos se alejan ( por lo tanto se mueven).

Es decir lo que no entiendo es que al ver un objeto moverse podamos separar su moviento en 2 partes, una su movimiento respecto a una especie de espacio fijo o absoluto, y otra parte debido a que “está montando” en algo que llamamos espacio y que se expande. Lo único que existe es que se mueve respecto a nosotros (se esto lo que sea que signifique) y nunca podrá ir a más de c respectoa nosotros.

No se si con esta explicación alguien sabrá explicarme que es lo que no entiendo.

A ver, según la TR en el universo existen distintos puntos de vista y ello conlleva las más de las veces contradicciones; como así sucede cuando se pretende definir el tensor energía-momento en muchos casos. Creo que esto ya lo hablamos la semana pasada en otro post.

Imaginemos un fotón que sale de un punto de luz de Júpiter y se dirige hacia el Sol. La energía inicial del fotón es: E(0)=hf(0). Y según los principios de la relatividad f=c/L (la velocidad estandar de la luz partida por long. de onda del fotón).

Desde el punto de vista del propio fotón “él” se desplaza en caída libre hacia el Sol (El fotón se encuentra en un sistema inercial). Ello conlleva que a “ojos” del propio fotón no se produzca ningún desplazamiento, ni al rojo ni al azul, ni cambio de ningún tipo; por consiguiente, al fotón el viaje de Júpiter al sol le sabe instantáneo (porqué el fotón carece de masa inercial). Sí, al fotón le da la sensación de que su viaje no ha durado nada!!!!

En canvio, si desde la tierra miramos qué sucede con ese viaje del fotón y vemos las cosas muy distintas: alertamos, primero, que el viaje del fotón debe de durar bastantes minutos; luego, nos damos cuenta de que mientras el fotón pase por un espacio donde no haya demasiada influencia gravitacional su velocidad sí será c, pero que al acercarse al potente dominio gravitacional del Sol su frecuencia aumentará, y ello afecta a su velocidad.¿Cómo?

Según las ecuaciones antes expuestas, en teoria que la frecuencia del fotón aumente conlleva que su energía también aumente. ¿Y de donde sacará el fotón este aumento de energía? Para mantener la ley de conservación de la energía (para no decir que el fotón se la saca por arte de magia) se estima que la velocidad del fotón, bajo la influencia del dominio gravitacional del sol, deja de ser c, puesto que disminuye. Y de aquí surge la famosa “dilatación temporal”.

Para que se entienda con otro ejemplo: En la superficie del horizonte de sucesos de un agujero negro con un bestial campo gravitacional un observador externo apreciariá como la dilatación temporal de cualquier fotón es tan bestia que llega al extremo de congelarlo (el fotón deja de desplazarse y por ello, su velocidad pasa a ser nula), mientras su frecuencia aparenta ser infinitamente rápida y su longitud de onda infinitamente corta (aunque de esto ahora mismo no estoy muy seguro).

En definitiva, esto de que la velocidad de la luz es una constante en la teoria de la relatividad general resulta ser, como veis, muy “relativo”. En la relativida especial, en cambio, sí que no hay dudas, pero en la general la velocidad de la luz puede sufrir o retrasos o aceleraciones, según deba compensarse la ley de conservación de la energía.

Así pues, tenemos que en el caso de la luz que nos viene corrida al rojo por el desplazamiento de Hubble, como que en teoria ha perdido más energía, esta pérdida se compensa con un aumento de su velocidad. Pero atención, esta velocidad siempre es aparante!!! O relativista, claro. Para el fotón el viaje de 45.000 millones de años ha sido, sólo, nada porque a su ver su velocidad es instantania.

Si calculamos el radio de Hubble actual, es decir, el espacio necesario entre nosotros y un punto de manera que la velocidad de separación sea c (para que un fotón no pueda hacer frente a la expansión) nos da:
(300.000 km/s) / (71 km/s*megapársec -cte de Hubble-) = 4.225 megaparsec = 13.78 mil millones de años-luz.

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