Si el universo está en expansión, ¿cambian lo átomos de tamaño?. ¿Por qué no se expande el sistema Solar?

La respuesta directa es que los sistemas ligados por la gravedad no se expanden. Pero ¿por qué?. La razón es que el movimiento de expansión del universo es un efecto promedio sobre grandes distancias, de hecho tan grandes como algunas decenas de megaparsecs (Mpc) . Es algo similar a lo que ocurriría con una nube de vapor de agua rodeada por una zona de baja presión. La nube se expandiría, pero aún podrían condensarse gotitas de agua. Las moléculas que participan en la condensación estarían sometidas a fuerzas moleculares y las moléculas cercanas no sólo no participarían del movimiento de expansión de la nube sino que disminuirían sus distancias promedio. Sólo cuando comparáramos la distancia media entre moléculas o grupos de moléculas muy alejadas entre sí podríamos observar que participan de un movimiento global de expansión.
El universo es esencialmente homogéneo a escalas del orden de unos pocos centenares de Mpc. Cuando aplicamos esta distribución homogénea de materia a las ecuaciones de la Relatividad General resulta un movimiento de expansión . Pero el universo es esencialmente heterogéneo a escalas más pequeñas de unas pocas decenas de megaparsecs. Cuando queremos entender el movimiento de las galaxias individuales en un cúmulo, lo que cuenta es la distribución de galaxias circundantes, y el efecto de expansión global aquí tiene poco que hacer (ver más detalles).
Otra manera de verlo es utilizando la analogía del globo. Imaginemos que la superficie del globo (espacio) es rugosa, formada por colinas y valles (producidos por el campo gravitatorio de cada galaxia). Ahora imaginemos bolitas (galaxias) que ruedan libremente por dicha superficie. El movimiento local de cada bolita está marcado por los valles y colinas que encuentre a su paso y no por la expansión de la superficie del globo. Sin embargo, está claro que la distancia media entre dos bolitas lejanas aumenta a medida que se hincha el globo.

Detalles en La expansión a pequeña escala

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