Le galassie si allontanano

[Odisseo]

@Odisseo, come già detto, la velocità di un oggetto NELLO spazio non può superare quella della luce.
La velocità di espansione DELLO spazio, invece, non ha limiti, e quindi gli oggetti che vengono trascinati dallo spazio possono tranquillamente allontanarsi da noi a velocità superiori a quella della luce, e scomparire dalla nostra visuale (sfera di Hubble).

perfetto meraviglioso l'universo..... grazie della risposta

[Pro.Euclide]

Propongo un esperimento mentale per studiare la relazione tra l'allontanamento delle galassie e la velocità della luce. Supponiamo che un giorno nel futuro un veicolo si allontani dalla Terra ad una frazione significativa della velocità della luce e raggiunga, dopo il tempo necessario, un'altra galassia e rallenti la sua velocità in modo da trovarsi in quiete con gli oggetti vicini della nuova galassia.
Sembra evidente che rispetto alla Terra esso sarà ancora in allontanamento alla velocità di fuga della nuova galassia. Ora, la sua massa sarà stata aumentata dal viaggio a velocità relativistica o avrà beneficiato anch'esso della dilatazione dello spazio interposto ?
Saltando di galassia in galassia esso potrebbe arrivare ai limiti dell'Universo osservabile o anche superarli e stare tranquillamente in mezzo agli oggetti dell'ultima galassia dove decidesse di fermarsi, senza rilevare cambiamenti nella sua massa e differenze strutturali con gli oggetti alieni, oppure un eventuale aumento di massa porrebbe fine anzitempo al suo viaggio ?
In appendice mi chiedo: sono arrivati a noi oggetti, ovvero particelle, provenienti da altre galassie e se sì, sono diverse dalle stesse particelle provenienti da regioni interne della nostra galassia ?
Il fatto è che non riesco a mandare giù in primis la dilatazione dello spazio e ora anche il rallentamento del tempo, in quanto mi sembrano argomenti comodi per evitare approfondimenti razionali.
Inoltre sembra evidente che le galassie sono simili tra loro e con al loro interno oggetti simili, e mi sembra inverosimile che un eventuale viaggiatore intergalattico o i suoi discendenti ( tralasciamo il problema del tempo occorrente) debbano trasformarsi in mostri di massa enorme nel loro viaggio.
Grazie per l'attenzione.

[Red Hanuman]

Non c'è alcun aumento di massa. Nella RG quello che aumenta è l'impulso, ossia la variazione della quantità di moto. Parlare di massa è improprio. In pratica, la massa relativistica è l'espressione di un accumulo di energia, che solo per comodità viene chiamato massa.
Quello che si nota dalle osservazioni è uno spostamento verso il rosso delle lunghezze d'onda, e considerata l'equazione di de Broglie (che associa ad una particella una determinata lunghezza d'onda), questo va ad influire anche sulle particelle...

[Pro.Euclide]

Bene. Grazie per la risposta.
Rimane però il mio dubbio fondamentale: l' oggetto partito dalla nostra terra e che arrivasse e si fermasse in un'altra galassia, non avrebbe perduto nessuna delle sue caratteristiche e non ne avrebbe acquistate di nuove, malgrado che per la Terra ora viaggia alla stessa velocità di fuga della nuova galassia ?
Se non accade nulla, questo vuol dire che, di galassia in galassia, potrebbe arrivare e stabilirsi anche in quelle galassie che per noi hanno velocità di fuga superluminali?

[Red Hanuman]

Il problema di fondo è che un oggetto dotato di massa NON PUO' muoversi a velocità maggiori di quelle della luce (e nemmeno alla velocità della luce, a dirla tutta).
Quindi, prima o poi, non sarà più in grado di raggiungere nessuna galassia, perchè in quel momento tutte le galassie si allontaneranno da quella in cui si trova a velocità maggiori di quelle della luce.
Almeno, in teoria...

[mazzolatore]

= fattore di scala che aumenta col tempo, se definiamo allora L è la distanza tra 2 punti al tempo




Legge di Hubble



Equazione di Friedman:


mette in relazione il fattore di scala con la densità di materia ed energia dell'universo.

se consideri un universo fatto di sola materia, sola radiazione o sola costante cosmologica puoi risolvere l'equazione differenziale , e trovare come evolve l'universo col passare del tempo.

Nella realtà l'universo è composto da materia, radiazione e costante cosmologica, il che rende l'integrale impossibile da fare in modo analitico. Comunque si può fare computazionalmente e trovare come evolve il fattore di scala.

Questo se volevi qualche formuletta.

[Pro.Euclide]

La conclusione non corrisponde al mio punto di vista, per cui non farò più domande ma esporro' semplicemente il mio pensiero.
Il veicolo che ha abbandonato la nostra galassia ed è arrivato su un'altra galassia dove si è fermato si comporta come qualsiasi altro oggetto della nuova galassia e obbedisce allo stesso modo degli altri alle leggi della fisica.
In esso non c'è traccia della velocità che ha dovuto raggiungere per approdare nella nuova galassia, come per gli altri oggetti della medesima non c'è traccia della propria velocità di fuga rispetto alla nostra galassia.
A motivo dell'isotropia dell'universo, il veicolo si trova comunque al centro dell'espansione cosmica e vede le altre galassie che si allontanano da lui a velocità proporzionali alla distanza. L'ideale confine sferico disegnato dalla velocità della luce si è spostato in avanti nella sua direzione di prua ed all'indietro nella sua direzione di poppa, includendo e rendendo visibili davanti alla prua galassie che prima erano superluminali ed escludendo indietro di poppa galassie che prima erano visibili ed ora sono diventate invisibili perchè hanno velocità relative superluminali.
Questa situazione si rinnova ogni volta che dovesse trasferirsi su un'altra galassia e non cambia anche se ripete all'infinito i trasferimenti.
Questo perchè ogni galassia ha la sensazione di essere al centro dell'espansione cosmica, anche quelle che rispetto a noi hanno velocità di fuga uguali o superiori alla velocità della luce, e che vedono a loro volta la nostra galassia allontanarsi da loro a velocità pari o superiore alla velocità della luce.
Questo ragionamento mi pare semplice e potrebbe essere confermato dal fatto che, una volta arrivate qui da noi, particelle dello stesso tipo non sono distinguibili l'una dall'altra, sia che vengano da regioni all'interno della nostra galassia sia che provengano da altre galassie.

[Red Hanuman]

La conclusione non corrisponde al mio punto di vista, per cui non farò più domande ma esporro' semplicemente il mio pensiero.
Il veicolo che ha abbandonato la nostra galassia ed è arrivato su un'altra galassia dove si è fermato si comporta come qualsiasi altro oggetto della nuova galassia e obbedisce allo stesso modo degli altri alle leggi della fisica.
In esso non c'è traccia della velocità che ha dovuto raggiungere per approdare nella nuova galassia, come per gli altri oggetti della medesima non c'è traccia della propria velocità di fuga rispetto alla nostra galassia.
A motivo dell'isotropia dell'universo, il veicolo si trova comunque al centro dell'espansione cosmica e vede le altre galassie che si allontanano da lui a velocità proporzionali alla distanza. L'ideale confine sferico disegnato dalla velocità della luce si è spostato in avanti nella sua direzione di prua ed all'indietro nella sua direzione di poppa, includendo e rendendo visibili davanti alla prua galassie che prima erano superluminali ed escludendo indietro di poppa galassie che prima erano visibili ed ora sono diventate invisibili perchè hanno velocità relative superluminali.
Questa situazione si rinnova ogni volta che dovesse trasferirsi su un'altra galassia e non cambia anche se ripete all'infinito i trasferimenti.

L'errore sta qui. Il tempo comunque scorre, e l'espansione dell'universo continua.
Ne consegue che la sfera di Hubble della tua astronave continua comunque ad espandersi ad un tasso minore di quello dell'espansione complessiva dell'universo. Quindi, il numero di galassie non legate gravitazionalmente a quella in cui si trova l'astronave continua a decrescere, e diventeranno sempre più scarse quelle raggiungibili alla velocità della luce o meno.
Prima o poi, nell'orizzonte dell'astronave rimarrà solo la galassia in cui si trova, e null'altro potrà mai essere raggiunto.

Questo perchè ogni galassia ha la sensazione di essere al centro dell'espansione cosmica, anche quelle che rispetto a noi hanno velocità di fuga uguali o superiori alla velocità della luce, e che vedono a loro volta la nostra galassia allontanarsi da loro a velocità pari o superiore alla velocità della luce.
Questo ragionamento mi pare semplice e potrebbe essere confermato dal fatto che, una volta arrivate qui da noi, particelle dello stesso tipo non sono distinguibili l'una dall'altra, sia che vengano da regioni all'interno della nostra galassia sia che provengano da altre galassie.

Quest'ultima frase non ha senso e non è vera. Le particelle cambiano, perchè cambia la velocità relativa al nostro sistema di coordinate. E la prova sta nel fatto che la frequenza della luce (fotoni) si sposta verso il rosso, trasformando i fotoni (ad esempio, i fotoni man mano che si allontanano dalla sorgente e subiscono l'espansione dell'universo, diventano fotoni X, poi UV, visibile ecc...).
Quindi NON è vero che le proprietà delle particelle che ci giungono da altre galassie non cambiano; anzi, proprio a causa del cambiamento dei fotoni riusciamo a supporre l'espansione accelerata dell'universo...

[Gaetano M.]

@Pro.Euclide Commento per essere aggiornato sulla discussione e per dare una mia impressione. Mi pare che tu non tenga conto del tempo impiegato dall'astronave per spostarsi. Se noi parlassimo, invece che di galassie, di superammassi di galassie per rendere più realistico l'esperimento mentale e tenendo conto che le distanze tra superammassi sono dell'ordine di milioni di anni luce allora si capisce che il tempo impiegato non può essere trascurato. Come ha detto @Red Hanuman, alla fine ci sarà solo una galassia senza altro nelle vicinanze, perché l'universo ha continuato ad espandersi.

[Pro.Euclide]

Solo un'ultima nota a questa discussione. Poi ognuno rimanga nella propria convinzione.
Si dà importanza alla velocità del veicolo, ritenendo che questa sia surclassata dalla velocità dell'espansione dell'universo, ma in un esperimento mentale questo ostacolo può essere tranquillamente bypassato assegnando al veicolo una velocità relativistica che minimizzi il trascorrere del tempo. Cioè in un tempo relativamente breve il veicolo può aver raggiunto una galassia piuttosto lontana tale che non sia significativa, in termini relativi, l'ulteriore espansione dell'universo.
L'importante è che il veicolo ora si trova in una nuova galassia, mediamente fermo rispetto agli altri oggetti della stessa, ed ha assunto il nuovo punto di vista.
Cioè la sua sfera limitata dall'orizzonte della velocità della luce corrisponde alla sfera centrata nella nuova galassia, come conferma l'idea dell'isotropia dell'universo.
Cioè per il veicolo tutto è simile alla situazione che aveva nella nostra galassia:
a) si trova al centro dell'espansione cosmica
b) può vedere al massimo galassie che si allontanano alla velocità della luce (ma che non sono le stesse che vedeva dalla Terra perché bisogna tener conto della velocità di fuga di questa nuova galassia rispetto alla nostra)
c) essendo in stato di quiete, può di nuovo accelerare fino al limite della velocità della luce, che ora si è spostato in avanti.

Questa situazione corrisponde grosso modo a quella di una nave che si sposta sulla superficie del mare. Procedendo sulla curvatura del globo, la nave vede nuovi orizzonti. Pur rimanendo per essa invariati l'alto e il basso, questi in effetti ora si misurano su nuove coordinate.

Questi ragionamenti mi suggeriscono l'idea dell'universo come un'ipersfera, il cui raggio non si misura però sulle coordinate spaziali, ma su quella temporale. Queste però sono idee mie.

Per quanto riguarda l'identità di particelle provenienti da altre galassie e quelle provenienti da regioni della nostra galassia, io mi riferivo a particelle dotate di massa, e non ai fotoni, per i quali il cambiamento di identità dipende solo dalla lunghezza d'onda.

Grazie