¿La edad del universo es relativa a la ubicación de un observador en ese universo?

Según Wiki, la edad del universo tiene 13 mil millones de años, y me enseñaron que la radiación de fondo hizo que el universo fuera uniforme en todas las direcciones.

¿No define esto una esfera del espacio en el universo con la Tierra en el centro? Esta esfera tendría un radio de 13 mil millones de años luz.

Nosotros (en la Tierra) no podíamos ver nada fuera de esta esfera. Como la luz no existía hace más de 13 mil millones de años. Entonces, para nosotros, esto define algún tipo de ventaja para el universo.

Pero, ¿qué sucede cuando un alienígena en otra galaxia a 5 mil millones de años luz de distancia de la Tierra también mira hacia las estrellas? ¿No ven una radiación de fondo uniforme y miden la misma edad del universo?

Ese alienígena también tendría una esfera de 13 mil millones de años.

Entonces tenemos dos esferas, una para la Tierra y otra para nuestro amigo alienígena.

Estas dos esferas se superpondrían entre sí por 5 mil millones de años. Lo que significa, si miramos en la dirección opuesta a la galaxia de ese alienígena. Podemos ver otros 5 mil millones de años más de lo que pueden.

Si medimos el ancho total de las dos esferas superpuestas, obtenemos una distancia de 18 mil millones de años luz.

Ahora agarro mi cabello en confusión. ¿Es posible que dos esferas visibles se superpongan para crear una distancia más larga que el rayo de luz más antiguo? Y a partir de ahí caigo en más preguntas. ¿Pueden dos personas medir la misma edad del universo desde diferentes puntos del universo?

Es por eso que creo que mi idea está mal, pero ¿cómo podría estar mal y por qué?

Estás trabajando bajo la idea errónea de que hasta dónde podemos ver directamente da la edad del universo. Si bien es cierto que la luz más antigua que podemos ver se emitió hace unos 13.7 mil millones de años, las cosas que emitieron esa luz ahora están a aproximadamente 46 mil millones de años luz de distancia, gracias a la expansión del universo.

El universo mismo probablemente se extiende significativamente más allá de esto y puede ser infinito. Eso no entra en conflicto con el modelo de big bang o la relatividad. Si el universo es infinito, siempre ha sido infinito. Los lugares que están separados por más que el rayo de luz más antiguo como lo pones, no están en contacto causal y, dependiendo de los parámetros cosmológicos, puede que nunca lo estén.

En un universo isotrópico homogéneo (y no olvidemos que solo podemos hacer suposiciones sobre regiones más allá de nuestro universo observable), todos los observadores estarían de acuerdo en la edad del universo y que el universo una vez fue mucho más pequeño y todos verían (en promedio) el mismo tipo de universo en todas las direcciones.

Para asegurar que los lugares que están fuera de contacto causal ahora son homogéneos requiere que estaban en contacto causal en el pasado. Esta es la naturaleza del "problema del horizonte" ".

Tomé la foto a continuación del sitio web "slideplayer", no estoy seguro de quién es el autor, pero aquí cumple su propósito y creo que resume su pregunta. Parece en este diagrama que A y B nunca pueden haberse "comunicado" y nunca pueden haberse originado desde el mismo lugar. La solución proporcionada por la inflación es tener una expansión exponencial masiva del espacio en la primera fracción de segundo. En resumen, las distancias entre puntos en el espacio (o galaxias si lo desea, aunque no hubo galaxias en la época de inflación) aumentan repentinamente en muchos, muchos órdenes de magnitud. Esto da la aparienciade movimiento más rápido que la luz, aunque el límite de velocidad cósmica solo se aplica a mediciones locales y no a la expansión del espacio en sí. El resultado final es un universo que parece homogéneo mucho más allá de los límites de un radio de la edad del universo en años luz.

Bueno, la "primera" hipótesis era que el universo es infinito y el número de objetos espaciales es infinito. Luego, apareció la teoría del Big Bang y descubrimos que nuestro universo tiene aproximadamente 13 mil millones de años y el radio del universo observado es de 13 mil millones de años luz, y postulamos que el Universo probablemente esté conectado: no hay límite y si usted podría detener el tiempo y moverse en una dirección en la que probablemente llegaría al mismo punto tal como lo haría en la superficie de la Tierra. Ahora sabemos que no era una idea muy precisa: el radio del universo observado resultó ser un poco más grande: alrededor de 14 mil millones de años, y sucede que las galaxias más distantes se alejan de nosotros más rápido que la luz, entonces este radio (14 mil millones de años) es solo el radio del universo actualmente visible (vemos cómo se veía hace 14 mil millones de años cuando el universo era mucho más pequeño). Ahora este radio ha alcanzado los 45 mil millones de años luz, pero solo podemos ver el pasado (o 14 mil millones de años). Así que podemos ver el pasado, no el tamaño actual. El hecho de que las galaxias que están muy alejadas entre sí se alejen más rápido que la luz se atribuye a la expansión del espacio en sí y no viola la Teoría General de la Relatividad (podemos decir que lo hace algo impreciso, al igual que la relatividad hizo que la teoría de Newton fuera un poco imprecisa). Nuestro espacio a veces se ilustra como una banda de goma elástica en la que cuanto más alejados están los dos puntos, más rápido se separarán cuando extienda la banda de goma. Y nuestro espacio se está expandiendo de manera similar. No vemos la parte invisible del universo (todo el universo puede tener un diámetro de 150-600 mil millones de años luz; este tamaño nunca será visible y es mucho más que la distancia de 45 mil millones de años luz a los que el más distante las galaxias visibles ya deben haberse movido pero todavía las observamos como si estuvieran a 13-14 mil millones de años luz de distancia). Tampoco sabemos si nuestro universo es infinito o finito. Puedes imaginar uno finito como un "universo conectado", es decir, si pudiéramos detener el tiempo e ir en una dirección, llegando finalmente a nuestro punto de partida. Sin embargo, si no es así y nuestro universo está abierto y no conectado, podemos llamarlo infinito. Las dos teorías están bien. ¡Desafortunadamente no sabemos cuál es el correcto! Si el Universo no está conectado, puede haber anormalidades como "bordes", quiero decir, Puede haber un punto en el Universo donde las galaxias terminan y no hay más galaxias más allá o algo mucho más extraño que eso. Desafortunadamente, esto está más allá de nuestro Universo visible y no tenemos forma de saberlo.

Otra cosa es que su pregunta gira en torno al concepto de espacio. Bueno, es aproximadamente tridimensional en la vida real, si no consideramos distancias muy pequeñas (como en la mecánica cuántica) o cosmológicamente grandes. Sin embargo, sabemos que nuestro espacio podría deformarse, por lo que las cosas no son tan simples. En este momento no sabemos mucho sobre la configuración real de nuestro espacio métrico.

Como veo, muchas personas tienen dificultades para imaginar el Universo conectado. Bueno, simplifiquemos todo enormemente. Digamos que nuestro Universo es como la Tierra, e imaginemos que la Tierra crece en tamaño, por lo que las ciudades que están lejos una de la otra se alejan la una de la otra más rápido. Luego puede tomar la longitud del ecuador y llamarlo el diámetro (o simplemente usarlo en lugar del diámetro) de nuestro universo de "prueba". La mitad de la distancia del ecuador será el radio (o simplemente úselo en lugar del radio) de nuestro universo de "prueba", y será el mismo en todas partes, y todo se expandirá como inicialmente postulamos. Explica la paradoja con extraterrestres y dos círculos que mencionaste. Tenga en cuenta que las ciudades no están creciendo en tamaño porque, como es el caso de las galaxias, suponemos aquí que nuestras ciudades están retenidas por la "gravitación" de la expansión. También tenga en cuenta que usamos la superficie de la Tierra en este ejemplo, que es bidimensional, y el universo es tridimensional (probablemente, o, digamos, aproximadamente para evitar la imprecisión). Espero que esta ilustración esférica primitiva sea de alguna ayuda.

Aquí hay una cita explicativa y útil del artículo Expansión métrica del espacio de Wikipedia:

El universo podría tener una extensión infinita o podría ser finito; pero la evidencia que conduce al modelo inflacionario del universo primitivo también implica que el "universo total" es mucho más grande que el universo observable, por lo que cualquier borde o geometría o topología exótica no sería directamente observable ya que la luz no ha alcanzado escalas en qué aspectos del universo, si existen, todavía están permitidos. Para todos los efectos, es seguro asumir que el universo es infinito en extensión espacial, sin bordes ni conexiones extrañas. [15] Independientemente de la forma general del universo, la cuestión de en qué se está expandiendo el universo es una que no requiere una respuesta de acuerdo con las teorías que describen la expansión; la forma en que definimos el espacio en nuestro universo de ninguna manera requiere un espacio exterior adicional en el que pueda expandirse ya que puede ocurrir una expansión de una extensión infinita sin cambiar la extensión infinita de la extensión. Todo lo que es seguro es que la variedad de espacio en el que vivimos simplemente tiene la propiedad de que las distancias entre los objetos se hacen más grandes a medida que pasa el tiempo. Esto solo implica las simples consecuencias observacionales asociadas con la expansión métrica explorada a continuación. No se requiere "afuera" o incrustado en el hiperespacio para que ocurra una expansión. Las visualizaciones que a menudo se ven del universo creciendo como una burbuja hacia la nada son engañosas a ese respecto. No hay razón para creer que hay algo "fuera" del universo en expansión en el que se expande el universo. Incluso si la extensión espacial general es infinita y, por lo tanto, el universo no puede ser "más grande", todavía decimos que el espacio se está expandiendo porque, localmente, la distancia característica entre los objetos está aumentando. A medida que crece un espacio infinito, permanece infinito

Es posible que desee leer el artículo completo. Creo que no está mal y está más o menos en línea con la ciencia moderna. Le dará más información que mis explicaciones simplificadas. También es posible que desee familiarizarse con la geometría euclidiana de cuatro dimensiones: creo que podría facilitar la comprensión de algunas cosas cuando se habla de nuestro espacio métrico. Por lo tanto, recomiendo el artículo Expansión métrica del espacio en Wikipedia como un buen comienzo, espero que no sea muy desafiante.

PD: Tenga en cuenta que mis explicaciones son simplificaciones sustanciales. Teóricamente, varias topologías del Universo o espacio métrico (varias combinaciones en términos de finitud, infinito, conectividad y curvatura) podrían ser posibles. Permítanme agregar una noción más avanzada aquí: Wheeler sugirió que la topología del espacio-tiempo podría estar fluctuando (espuma espacio-tiempo), trayendo así la mecánica cuántica aquí. Bueno, supongo que todavía tenemos un conocimiento muy limitado cuando se trata de nuestro espacio métrico real.