En cosmología , un volumen de Hubble (llamado así por el astrónomo Edwin Hubble ) o esfera de Hubble , burbuja de Hubble , esfera subluminal , esfera causal y esfera de causalidad es una región esférica del universo observable que rodea a un observador más allá de la cual los objetos se alejan de ese observador a una velocidad mayor que la velocidad de la luz debido a la expansión del universo . [1] El volumen de Hubble es aproximadamente igual a 10 31 años luz cúbicos (o alrededor de 10 79 metros cúbicos).
El radio propio de una esfera de Hubble (conocido como radio de Hubble o longitud de Hubble ) es , donde es la velocidad de la luz y es la constante de Hubble . La superficie de una esfera de Hubble se denomina horizonte microfísico , [2] superficie de Hubble o límite de Hubble .
En términos más generales, el término volumen de Hubble se puede aplicar a cualquier región del espacio con un volumen de orden . Sin embargo, el término también se utiliza con frecuencia (pero por error) como sinónimo del universo observable ; este último es más grande que el volumen de Hubble. [3] [4]
El centro del volumen de Hubble y del universo observable es arbitrario en relación con el universo general; en cambio, está centrado alrededor de su origen ("observador" impersonal o personal).
La longitud de Hubble es de 14.400 millones de años luz en el modelo cosmológico estándar , equivalente a 1000 veces el tiempo de Hubble . El tiempo de Hubble es el recíproco de la constante de Hubble, [5] y es ligeramente mayor que la edad del universo (13.800 millones de años), ya que es la edad que habría tenido el universo si la expansión fuera lineal. [6]
Para los objetos que se encuentran en el límite de Hubble, el espacio entre nosotros y el objeto de interés tiene una velocidad de expansión promedio de c . Por lo tanto, en un universo con un parámetro de Hubble constante , la luz emitida en el momento actual por objetos fuera del límite de Hubble nunca sería vista por un observador en la Tierra. Es decir, el límite de Hubble coincidiría con un horizonte de sucesos cosmológico (un límite que separa los sucesos visibles en algún momento y los que nunca son visibles [7] ). Véase el horizonte de Hubble para más detalles.
Sin embargo, el parámetro de Hubble no es constante en varios modelos cosmológicos [3], de modo que el límite de Hubble no coincide, en general, con un horizonte de sucesos cosmológico. Por ejemplo, en un universo de Friedmann en desaceleración , la esfera de Hubble se expande con el tiempo y su límite alcanza la luz emitida por galaxias más distantes, de modo que la luz emitida en tiempos anteriores por objetos fuera del volumen de Hubble todavía puede eventualmente llegar al interior de la esfera y ser vista por nosotros. [3] De manera similar, en un universo en aceleración con una constante de Hubble decreciente, el volumen de Hubble se expande con el tiempo y puede alcanzar la luz de fuentes que previamente se alejaban en relación con nosotros. [3] En ambas circunstancias, el horizonte de sucesos cosmológico se encuentra más allá del horizonte de Hubble. En un universo con una constante de Hubble creciente, el horizonte de Hubble se contraerá y su límite alcanzará la luz emitida por galaxias más cercanas, de modo que la luz emitida en tiempos anteriores por objetos dentro de la esfera de Hubble eventualmente se alejará fuera de la esfera y nunca será vista por nosotros. [1] Si la contracción del volumen de Hubble no se detiene debido a algún fenómeno aún desconocido (una sugerencia es la "transición de fase temprana"), el volumen de Hubble se convertirá casi en un punto (debido al principio de incertidumbre, las singularidades puras son imposibles; también una proporción de sus autointeracciones son lo suficientemente energéticas como para producir partículas que escapan a través del efecto túnel cuántico), cumpliendo los criterios del big bang. [ cita requerida ] La justificación de esta visión es que no existirá ningún volumen de Hubble subluminal y la expansión superlumínica puntual (la generalización de la teoría del Big Bang ) prevalecerá en todas partes o al menos en una vasta región del universo. En esta cosmología cíclica (hay muchas otras versiones cíclicas) el universo siempre se expande y no vuelve a un tamaño predeterminado más pequeño (cosmología cíclica expandatoria no penroseana, conforme no conforme o expandatoria). [ cita requerida ]
Las observaciones indican que la expansión del universo se está acelerando [ 8] y se cree que la constante de Hubble está disminuyendo [9] . Por lo tanto, las fuentes de luz fuera del horizonte de Hubble pero dentro del horizonte de sucesos cosmológicos pueden llegar a alcanzarnos. Un resultado bastante contraintuitivo es que los fotones que observamos de los primeros ~5 mil millones de años del universo provienen de regiones que se están, y siempre se han estado, alejando de nosotros a velocidades superlumínicas [3] .
