A massa do universo observável muda sempre?

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Primeiro, temos de qualquer maneira para estimar a massa de todo o universo observável? E então existem dados que mostram que a massa está sendo ganha ou perdida? Será que algum dia saberíamos se alguém estava brincando com o til.

Também quero deixar claro que não estou falando de pequenas massas nos arredores do "universo" ou de pequenas discrepâncias na medição ou qualquer coisa do tipo.

Nota: Gostaria de acrescentar que talvez devamos definir o universo observável como NOW (data-x) para não calcular um alvo em movimento.

universe mass

— blankip
fonte

A massa é devido ao bóson de Higgs e acho que você está se referindo a matéria e energia de qualquer tipo.

— user6760

conservação de massa e energia: lightandmatter.com/html_books/7cp/ch01/ch01.html Não se sabe se o universo é um sistema fechado.

— Wayfaring Estranho

Somos capazes de medir a massa de todo o universo? Isso coloca uma ruga na questão. Meu palpite seria não, porque não há método conhecido e nenhuma observação para a criação de nova massa que eu conheça, a menos que a energia escura tenha massa; nesse caso, a resposta provavelmente seria sim.

— userLTK

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@ user6760 Isso não é bem verdade. Somente parte da massa provém do mecanismo de Higgs, ou seja, a massa dos bósons

e

da força fraca. O próton, no entanto, recebe apenas 1% de sua massa de seus quarks constituintes, e as massas dos quarks são intrínsecas, ao invés de derivadas do mecanismo de Higg. O resto vem da energia cinética dos quarks e da força forte que os une.

W^{\pm}

$W^{\pm}$

Z

$Z$

— zibadawa timmy

Em algum lugar lá fora, está o limite do universo observável e, nesse limite, haverá átomos de hidrogênio completamente alheios ao fato de que eles estão se afastando de nós na velocidade da luz próxima. Eles estão apenas vagando com a variedade usual de velocidades locais e aleatórias. Quando dois desses átomos colidem, um pode ser chutado acima da velocidade da luz em relação a nós e desaparecer do universo observável. Isso diminuiria a massa observável. É apenas uma coisinha cinética através de uma barreira, mas podemos até pegar um fóton na ionização colisional nesse evento.

— Wayfaring Estranho

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Mesmo que você esteja apenas referindo a matéria "comum" (como estrelas, gás e bicicletas) e a matéria escura , a massa do Universo observável aumenta, não porque a massa está sendo criada, mas porque o tamanho do Universo observável aumenta. Daqui a um bilhão de anos, podemos ver coisas que hoje estão muito longe para que a luz chegue até nós, então seu raio aumentou. Como a massa é igual à densidade vezes o volume , aumenta. $M$ $\rho_\mathrm{M}$ $V$ $M$

Como o chamado2voyage menciona, temos várias maneiras de medir a densidade e sabemos que é quase . O raio é $3\times10^{-30}\,\mathrm{g}\,\mathrm{cm}^{-3}$ , então a massa é $R = 4.6\times10^{28}\,\mathrm{cm}$ ou (massas solares).

M = ρ_{M} \frac{4 π}{3} R^{3} ≃ 10^{57} g,

$M = \rho_\mathrm{M} \frac{4\pi}{3}R^3 \simeq 10^{57}\,\mathrm{g},$

5 \times 10^{23} M_{⊙}

$5\times10^{23}M_\odot$

No entanto, outro fator contribui para o aumento de massa, a chamada energia escura , que é uma forma de energia atribuída ao espaço vazio. Desde que o Universo se expande, a energia escura está sendo criada o tempo todo.

— pela
fonte

Você usou o raio de cerca de 46 bilhões de anos-luz, a estimativa atual e a resposta abaixo. O Dr. Jagadheep Pandian usou 13,8 bilhões de anos-luz, então você encontrou respostas que estavam fora de um fator de 30 usando a mesma densidade. Estou curioso para saber qual é o correto. Meu palpite é que o seu é, mas estou curioso para ter isso verificado.

— userLTK

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@userLTK: Sim, parece que Jagadheep tem um erro em sua descrição. Embora o Universo tenha 13,8 bilhões de anos (Gyr), podemos ver a mais de 13,8 bilhões de anos-luz (Gly) de distância, porque o Universo se expandiu nesse meio tempo. O resultado exato pode ser encontrado integrando (numericamente) a equação de Friedmann ao longo do tempo e resulta em aproximadamente 46,5 Gly. Como aliás, esse resultado também pode ser expresso em aproximadamente 14 bilhões de parsec (Gpc), também pode ser isso que confunde Jagadheep.

— Pela

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A massa do universo observável pode ser derivada de sua densidade.

Segundo o Dr. Jagadheep D. Pandian:

A densidade da matéria no universo pode ser medida por vários meios, que são técnicos demais para serem analisados neste momento: as pessoas medem a densidade estudando as flutuações no Fundo Cósmico de Microondas, superaglomerados, nucleossíntese do Big Bang, etc.

Usando a densidade e o tamanho do universo observável, a massa pode ser calculada em 3 x 10 ⁵⁵ g. Este número inclui a matéria escura e a matéria tradicional.

Imagino que um desvio histórico em massa possa ser detectável se for significativo, mas não consigo imaginar o que poderia causar um desvio que seria detectável na escala de que estamos falando.

Fonte:

Qual é a massa do universo? (Intermediário) - Universidade Cornell, pergunte a um astrônomo

— called2voyage
fonte

Como apontado pelo userLTK, o autor desta fonte usou um valor do raio do Universo observável que é aproximadamente um fator 3 pequeno demais. Isso pode ser porque ele esqueceu de explicar o fato de que o Universo está se expandindo ou porque ele acidentalmente usou anos-luz em vez de parsecs (veja meu comentário ao userLTK sob minha própria resposta).

— Pela

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Não, eles apenas usaram o valor errado para o raio do universo observável.

— Rob Jeffries

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A densidade aparente do universo é inconsistente com as observações disponíveis. Devido à velocidade relativamente lenta da luz, as observações não refletem as distribuições reais.

As galáxias agora estão sendo observadas em posições e tamanho bilhões de anos atrás. Embora nossa Via Láctea tenha uma dispersão do tempo computacional em milhões de anos.

Acrescente a isso que as galáxias estão observando-se distantes uma da outra a uma velocidade maior que a velocidade da luz, significa que existem galáxias se afastando de nós a velocidades maiores que a velocidade da luz e provavelmente não são detectadas devido à sua assinatura fracamente dispersa.

O universo observável provavelmente é distorcido com variabilidade suficiente em evidências confiáveis, o que torna a medição da densidade universal impraticável e não confiável.

— Toni
fonte

A densidade do Universo não é determinada pela contagem de galáxias visíveis. E, obviamente, a velocidade finita da luz é levada em consideração em todos os cálculos. Não há inconsistências aqui.

— pela

Se observarmos galáxias se afastando umas das outras a uma velocidade maior que a da luz, então teremos galáxias se afastando de nós a uma velocidade maior que a velocidade da luz. Além disso, com base na separação devido à relatividade (entropia) e ao universo como espaço / tempo experimentando dissipação. Com base na velocidade da luz, deve haver um limite para o qual podemos ver a borda do nosso universo conhecido com base na luz. Como as galáxias em nosso campo muito distante estão viajando mais rápido que a velocidade da luz para longe de nós. A menos que algum nos confins estão viajando na nossa direção, o que significaria um universo maior

— Toni

Se o Big Bang é como uma explosão, o AND Dark Matter age como um elástico. Então os sistemas circundantes de galáxias foram lançados para fora, até que a Matéria Negra puxasse galáxias externas de volta. O que indicaria que potencialmente não havia Big Bang. Que um universo muito maior do que o que percebemos está nos modos de oscilação perpétua. NÃO estou dizendo que sim, mas eu pessoalmente não conheço uma contradição relacionada.

— Toni

math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/grav_speed. html Se a gravidade se propaga à velocidade da luz, novamente os cálculos de densidade baseados na gravimetria são incrivelmente distorcidos. A questão é. "O que pode ser avaliado para determinar uma distribuição precisa da massa? Incluindo matéria branca, matéria escura e outras formas que contribuem para a densidade que ainda não conseguimos detectar?"

— Toni

Desculpe Toni, mas você parece ter vários mal-entendidos sobre astronomia. As galáxias se afastam uma da outra em proporção proporcional à sua separação; portanto, para distâncias suficientemente grandes, sim, elas se afastam mais rápido que a velocidade da luz. Isso não é problema para os cálculos que fazemos. As galáxias não foram "lançadas para fora" pelo Big Bang. Não foi assim que o Big Bang aconteceu, e as galáxias não existiam até centenas de milhões de anos depois. A matéria escura não "age como um elástico e puxa as galáxias para trás"; a matéria escura age através da gravidade, assim como a matéria comum, e as duas são completamente misturadas.

— Pela

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Resta uma questão de semântica, que é simplesmente o que se entende por "universo observável". O fato é que pessoas diferentes vão significar coisas diferentes com essa mesma frase. De fato, o Wiki sobre o "universo observável" se contradiz em seu primeiro parágrafo, afirmando primeiro que "O universo observável é uma região esférica do Universo, compreendendo toda a matéria que pode ser observada da Terra no presente momento, porque a luz e outras os sinais desses objetos tiveram tempo de chegar à Terra desde o início da expansão cosmológica ", mas quatro sentenças depois mudam de significado, dizendo:" Todo local no Universo tem seu próprio universo observável, que pode ou não se sobrepor ao um centrado na Terra ". Então eles parecem escolher uma idade universal específica para o seu significado, mas não necessariamente um ponto de vista particular. Mas observe que, nesse sentido, não há como responder como isso muda com o tempo, pois existe apenas em um único momento.

Esse significado nos dá várias opções de como estender o "universo observável" para frente e para trás no tempo. Por exemplo, poderíamos pegar todas as coisas do "universo observável" de hoje da Terra e perguntar onde essas coisas estarão no futuro e onde estavam no passado. Em seguida, podemos usar uma linguagem como "quando o universo observável era do tamanho de uma toranja" etc. etc., mas notamos a ambiguidade: quando aplicada ao futuro, como "qual será o universo observável em tal momento e tal, "invariavelmente imaginamos atualizar o que poderia ser visto pelos seres do dia, mas, quando aplicados ao passado, geralmente não imaginamos que existam seres, então não atualizamos qual seria o universo observável deles, pegue o nosso e apenas encolha.

Francamente, o termo é realmente uma bagunça e, para responder sua pergunta, precisaríamos esclarecer qual o significado que você está assumindo. Vamos supor que você queira dizer o "universo obserável" que está atualizando constantemente o que os seres hipotéticos poderiam observar se existissem na Terra na época, então temos uma massa dependente do tempo. À medida que a Terra envelhece, haverá mais tempo para a luz chegar até nós, de modo que o universo observável aumentará de tamanho, mas não necessariamente aumentará em massa. Supondo que a aceleração continue como esperado, a massa observável do universo aumentará algo como um fator de 2, atingirá um máximo e começará a diminuir. Seu tamanho sempre aumentará com o tempo, mas sua massa estará diminuindo.

— Ken G
fonte

O termo "universo observável" tem um significado preciso e bem compreendido: são os eventos que estão no passado causal conforme de um determinado observador em um determinado momento.

— John Davis

Também esqueci de acrescentar, desde que o Universo seja dominado pela matéria ou dominado pela energia escura, a massa do Universo observável sempre aumentará.

— John Davis

O que estou dizendo é que seu significado não é o que você encontrará na maioria dos lugares. Não estou afirmando que um significado preciso é impossível, estou dizendo que não é o que é usado.

— Ken G

Além disso, por que ele precisa ser o passado causal "conforme" - não é o passado causal já um conceito bem definido? E um observador que não se mexia não deveria ter um universo observável também? Finalmente, sua afirmação não parece correta - eu acho que é amplamente aceito que um universo dominado por energia escura tem uma massa observável de universo que cai com o tempo, é certamente o que o Wiki afirma.

— Ken G

Nesse último ponto, pode ser que eu esteja confundindo isso com o horizonte de eventos, no qual galáxias cuja evolução nós poderíamos, em princípio, monitorar ao longo do tempo cósmico caem da nossa esfera de influência, e nós da deles. Então, nós só poderíamos ver a evolução deles até certo ponto, mas eles pareciam desacelerar e ficar profundamente mudados para o vermelho, portanto, são inobserváveis na prática, mas o significado do universo observável é apenas o que poderíamos ver em princípio e se podia vê-los em qualquer estágio de sua história.

— Ken G