Podemos rastrear a matéria ao longo do tempo observando diferentes profundidades no espaço?

Se olharmos para trás o suficiente, poderemos ver todas as origens do universo, então é possível, mesmo que não seja viável, que possamos traçar a história de alguma matéria à medida que ela se move no espaço-tempo? Quero entender como as diferentes profundidades no espaço e no tempo estão correlacionadas em relação ao assunto que está sendo observado.

Por exemplo, seria possível olhar profundamente em uma certa parte do espaço e do tempo para encontrar alguma galáxia que contribuiu para o assunto que hoje constitui a Via Láctea? Então, de alguma forma, siga-o no espaço-tempo, observando diferentes profundidades e localizações no espaço, e veja como passou a fazer parte da Via Láctea?

Seria possível examinar profundamente uma certa parte do espaço e do tempo para encontrar alguma galáxia que contribuiu para o assunto que hoje constitui a Via Láctea?

Não, isso não é possível. Se pudéssemos fazer isso, isso significaria que o assunto viajou de lá para cá mais rápido do que a luz chegou aqui, e a matéria não pode viajar mais rápido através do espaço do que a luz.

Tudo o que podemos fazer é observar galáxias semelhantes à Via Láctea em épocas anteriores. E devido à expansão do espaço, essas galáxias estão agora ainda mais distantes de nós do que quando emitiram a luz que estamos vendo agora.

As galáxias se desenvolvem (principalmente) isoladamente umas das outras, além da fusão ou colisão ocasional entre galáxias vizinhas. As distâncias intergalácticas são bastante grandes, por isso leva muito tempo para que a matéria viaje de uma galáxia para outra, e a matéria está principalmente ligada à gravidade da galáxia em que está. As velocidades de fuga galácticas são bastante altas, embora uma estrela ocasional seja arremessada fora da galáxia por eventos cataclísmicos como explosões de supernovas. Mas, mesmo assim, esses corpos desonestos acabam principalmente no espaço intergaláctico. As chances de eles terminarem em uma galáxia diferente são muito pequenas.

Você teria que pegar a luz que carrega as informações que procura. Ele viajou por alguns bilhões de anos neste momento (a Terra é ~ 4.3B). Assim, você poderia assistir à formação da Terra (Via Láctea, qualquer que seja), se pudesse teletransportar instantaneamente bilhões de anos-luz daqui.

Quando observamos galáxias distantes e iniciamos, o que estamos vendo é a luz "antiga". Os eventos que vemos ocorreram há muitos anos. Se vemos uma galáxia se formando, e essa galáxia está a 10 bilhões de anos-luz de distância, essa galáxia já se formou. Sua configuração no momento é muito diferente do que vemos. De fato, algumas de suas estrelas já se esgotaram. Da mesma forma, se você vivesse (ou pudesse se teletransportar instantaneamente) para essa galáxia, veria a Via Láctea como apareceu 10B ano atrás.

Para ver a formação da Via Láctea, você precisaria de uma maneira de observar os fótons que estão agora a aproximadamente 5 bilhões de anos-luz de distância de nós.

Uma maneira de conseguir isso seria encontrar um espelho no espaço distante e observar nosso próprio reflexo nele. A gravidade dos buracos negros pode fazer com que os fótons dêem uma volta completa e retorne para nós: /physics/225693/using-a-naked-black-hole-as-a-mirror

No entanto, com a nossa tecnologia atual, isso ainda é inviável, pois a pequena quantidade de fótons do nosso reflexo seria perdida entre todos os outros, como a radiação das estrelas atrás do buraco negro. Exigiria que um enorme conjunto de telescópios tivesse resolução suficiente para coletar o suficiente e resolver sua direção com precisão suficiente. Isso é apenas um palpite, mas seria algo em uma escala de bilhões de telescópios posicionados com precisão ao longo de muitos anos-luz de distância.