¿Nos ve o no un observador de una galaxia más lejana que la edad de nuestro sistema solar?
Miré esta pregunta . Hay una respuesta que alude a lo que estoy preguntando, pero no la encuentro satisfactoria, porque para mí lo siguiente sigue siendo una paradoja:
Las galaxias más distantes que jamás hayamos observado parecen estar a unos 13 mil millones de años luz de distancia. Aquí está mi pregunta: supongamos que el universo no se estuviera expandiendo, y supongamos que un observador en una galaxia a 10 mil millones de años luz de distancia de nosotros AHORA MISMO mira directamente a nuestro planeta (o más bien al menos la sección de espacio que ocupa nuestro planeta) con algún telescopio mágico lo suficientemente poderoso como para hacer tal cosa. En este escenario hipotético, tanto nuestro planeta como esta galaxia serían estáticos. La distancia física entre los dos no cambia todo el tiempo. Si podemos observar una galaxia tan lejana (aunque como lo era hace 10 mil millones de años), ¿podría un observador en esta supuesta galaxia ver la Tierra? Diría que no, porque la luz de nuestra tierra no ha tenido tiempo suficiente para llegar a la galaxia, ya que la Tierra tiene solo 4.500 millones de años. Pero, ¿cómo es posible que podamos ver una galaxia así desde nuestro punto de vista? Estuvo de acuerdo en que cuando la luz salió de esa galaxia, la tierra todavía era un brillo en los ojos de la Vía Láctea. Pero la luz marcó la distancia. ¿En el mismo instante el observador distante nos mira y no encuentra nada?
¿Por qué podemos verlos y ellos no nos pueden ver? De nuevo, entorno estático. ¿La luz funciona en un solo sentido?
¿Cuáles son las condiciones para la observación mutua simultánea?
Respuestas
Debe tener cuidado al hablar de un "ahora" en grandes distancias. En la relatividad especial, no existe un "ahora" que sería el mismo aquí y en un punto distante; y podrías encontrar paradojas si te apegas a esa idea ( ver aquí ).
Lo mejor que puede hacer es pensar en términos de conos de luz pasados y futuros . El cono de luz pasado de un evento$E$ en el espacio-tiempo (un "evento" es una combinación de un tiempo y una posición) es el conjunto de todos los demás eventos de los cuales $E$puede recibir una señal luminosa. El futuro cono de luz de$E$ es el conjunto de todos los demás eventos a los que $E$puede enviar una señal luminosa. El evento$E$solo puede ser influenciado por eventos ubicados dentro de su cono de luz pasado, y solo puede influir en eventos ubicados dentro de su cono de luz futuro. Hablamos de ella como la estructura causal del espacio-tiempo.
Ahora, volviendo a sus galaxias: no hay nada de malo una vez que abandona la idea de "observación mutua simultánea". Tu galaxia lejana debería estar dentro de nuestro cono de luz pasado para que podamos observarlo. Pero que haya observadores por ahí, la tierra aún no podría haber entrado en su cono de luz pasado (está entrando un pequeño dibujo).
Aquí lo tienes :
Porque, sin tener en cuenta la expansión del espacio, estamos viendo lo que había en su galaxia hace 10 mil millones de años si están a 10 mil millones de años luz de distancia, no sabemos cómo se ve ahora. Si los observadores miran hacia nuestra parte del espacio en este momento, verán lo que estaba aquí hace 10 mil millones de años luz, muy probablemente la nube molecular de la que nos formamos, ya que nuestro Sol tiene solo unos 4.600 millones de años. Entonces, en este momento, ambos nos veríamos solo en el pasado.
Si nosotros y ellos nos miramos el uno al otro en este momento, no nos verán porque no estábamos aquí hace 10 mil millones de años, y no los veremos porque no estaban allí hace 10 mil millones de años. Situación perfectamente simétrica.