Apenas mais uma questão conceitual sobre a inclusão mútua do princípio cosmológico. Ou seja, eu queria saber se seria possível ter um universo isotrópico, mas NÃO homogêneo OU um universo que fosse homogêneo, mas NÃO isotrópico.
Meu senso de aranha está me dizendo que é possível que um universo possa ser istrópico, mas não homogêneo.
Certamente, por padrão, se um Universo é homogêneo, segue-se que ele deve ser isotrópico?
cosmology
cosmological-principle
homogeneity
MichaelJRoberts
fonte
fonte
Respostas:
Nenhum dos dois casos é completamente inconcebível:
Um universo anisotrópico homogêneo
Um universo com galáxias espalhadas uniformemente por todo lado, mas todas girando na mesma direção. Esse universo teria a mesma aparência, não importa onde você morasse, mas terá um momento angular líquido; portanto, olhando em uma direção, você verá todas as galáxias girando ao longo de sua linha de visão e, em outra direção, você as verá girando perpendicularmente a nessa direção.
Outro exemplo é um universo que foi permeado por ondas de densidade em uma direção. Nessa direção, você veria a densidade de galáxias alternando entre alta e baixa e, perpendicularmente, veria uma densidade constante.
Os artigos de ontem sobre o arXiv incluíram um artigo ( Schucker 2016 ) que discute a possibilidade de vivermos em outro tipo de universo anisotrópico homogêneo, ou seja, aquele em que a taxa de expansão observada depende da direção em que você olha. Isso é chamado de "universo Bianchi I" e não é apenas uma curiosidade hipotética (embora os resultados deste artigo sejam estatisticamente não significativos). Veja também a resposta de @JonesTheAstronomer .
Um universo isotrópico não homogêneo
Como John Rennie nos ensinou, o Big Bang não aconteceu em um ponto . No entanto, se isso acontecesse, e por acaso morávamos na região central, poderíamos observar o mesmo em todas as direções, mas ver um universo gradualmente mais estreito, ou talvez aumentando até certo ponto e depois diminuindo, dependendo exatamente de como ocorreu essa explosão. . Este cenário seria no entanto implica que habitamos um lugar especial no universo, o que tornaria Kopernikus triste. Se um universo é isotrópico de mais de um local, também deve ser homogêneo.
fonte
A maioria das pessoas ficará feliz com a definição da UC Berkeley que diz que meios homogêneos "parecem iguais em todos os locais" e meios isotrópicos "parecem iguais em todas as direções" . E alguns saberão que, conforme o artigo de Ned Wright , esses atributos não são exatamente os mesmos:
Ele diz que "a figura acima mostra um padrão homogêneo, mas não isotrópico, à esquerda e um padrão isotrópico, mas não homogêneo, à direita ". No entanto, tanto quanto eu sei, imagens como essa simplesmente não se aplicam ao nosso universo repleto de galáxias.
Meu senso de aranha está me dizendo que um cara a 46 bilhões de anos-luz de distância pode dizer que o universo não é isotrópico nem homogêneo. Porque quando ele olha para cima, metade do céu noturno está preto ou algo assim.
Eu concordo com a essência disso. IMHO se um observador vê um universo homogêneo, ele também vê um universo isotrópico. Sim, pode-se encontrar cenários hipotéticos em que o universo é homogêneo, mas não isotrópico. Mas eles são apenas hipotéticos. E não vamos esquecer que é apenas uma suposição . Se você morasse em uma floresta, assumiria que o mundo estava coberto de árvores? Que parecem iguais em todos os locais e em todas as direções? Não é uma suposição particularmente científica. Pelo que você sabe, um cara vive perto da borda da floresta. Acho melhor você dizer que simplesmente não sabemos .
fonte
Dentro da estrutura da Relatividade Geral, existem soluções importantes das equações de Einstein que são (a) homogêneas, mas anisotrópicas e (b) não homogêneas, mas isotrópicas (sobre um único ponto).
Classe (a) são as cosmologias Bianchi que são mais simplesmente descritas como fluidos homogêneos que têm diferentes taxas de expansão em diferentes direções ou alguma forma de rotação. Parece não haver descrições simples disso, mas em nível técnico é difícil vencer as palestras de George Ellis 'Cargese: http://arxiv.org/pdf/gr-qc/9812046.pdf
As soluções da classe (b) são as soluções de Lemaitre-Tolman-Bondi (LTB) que têm a mesma distribuição de densidade não uniforme em todas as direções sobre um ponto. Consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Lema%C3%AEtre%E2%80%93Tolman_metric
Nosso universo atual é, em média, homogêneo e isotrópico, mas ambos os tipos de solução (a) e (b) ainda assim desempenham um papel importante na cosmologia.
fonte