Età dell'universo e dilatazione del tempo

Data la nostra conoscenza e il modello cosmologico standard, stimiamo che l'età dell'universo abbia circa 13,7 miliardi di anni.

Quanto ha senso parlare dell'età dell'universo nel suo insieme?

Possiamo osservare la dilatazione del tempo in modo da sapere che il tempo passa in modo diverso per gli osservatori che si muovono a velocità diverse (dilatazione del tempo relativistica speciale) o situati a diverse distanze dai centri di forti campi gravitazionali (come spiegato dalla relatività generale). L'età stimata dell'universo è una proprietà dell'universo o di noi come suoi osservatori?

Un osservatore diverso percepirebbe l'età dell'universo come diversa? Le diverse parti dell'universo hanno epoche diverse? I principi della relatività speciale si applicano anche quando si pensa su scala universale?

La risposta è sì, la dilatazione del tempo influisce sul tempo trascorso da un osservatore dal big bang fino al momento (cosmologico) attuale.

Tuttavia esiste un certo insieme di osservatori speciali chiamati osservatori in movimento, questi sono gli osservatori a cui l'Universo sembra isotropo. Ad esempio, possiamo dire che la Terra si sta muovendo a circa 350 km / s rispetto a un osservatore che si trova nelle vicinanze misurando l'anistropia nel fondo cosmico a microonde (in effetti provoca un'anistropia relativamente grande, le immagini della CMB che vedi da WMAP, ecc. sono presi in considerazione da questa anistropia).

Una proprietà speciale di un osservatore in coma nell'Universo è che massimizzano l'età dell'Universo, vale a dire che nessun altro osservatore può sperimentare più tempo dal big bang di un osservatore in coma (nel caso in cui si chieda non esiste un osservatore che minimizzi il tempo da quando il big Bang). Quando parliamo dell'età dell'Universo, stiamo parlando dell'età dell'Universo dal punto di vista di un osservatore in movimento.

Nel modello standard, l'universo sembra lo stesso per tutte le posizioni che si spostano nella cornice di riposo locale. Questo include la sua età apparente. Puoi dire se ti trovi nella cornice di riposo locale se l'espansione delle galassie intorno a te è simmetrica in tutte le direzioni e anche lo sfondo delle microonde è lo stesso in tutte le direzioni. In poche parole, qualsiasi civiltà su qualsiasi galassia nell'universo visibile misurerebbe la stessa età dell'universo che facciamo.

Se, tuttavia, un oggetto fosse riuscito a muoversi quasi alla velocità della luce rispetto ai suoi quadri di sosta locali, che sarebbero cambiati continuamente, per una frazione significativa dell'età dell'universo, ci sarebbe stata una dilatazione del tempo relativistica e quell'oggetto sarebbe non è invecchiato tanto quanto il resto dell'universo. Cioè, se ci fosse un orologio a bordo, registrerebbe meno tempo trascorso. Tuttavia, dal momento che ciò richiede accelerazioni continue e una vasta energia, nessun fenomeno naturale che conosciamo avrebbe potuto sperimentarlo.

Se un oggetto accelera alla velocità della luce e quindi interrompe i suoi motori, quindi a causa dell'espansione di Hubble, viaggerà verso posizioni dove rispetto alle nuove galassie locali non si avvicina più alla velocità della luce e quindi alla dilatazione del tempo come visto dagli osservatori locali cadere. I cosmologi di solito usano coordinate in espansione, che si espandono nel tempo con la scala globale, per fare calcoli. Nell'espandere le coordinate questo effetto appare come una forza fittizia (derivante dalla trasformazione del sistema di coordinate) che agisce per smorzare le velocità.