El origen del universo
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El origen del universo

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Ponencia del Dr Fernando Cuartero

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  • Que interesante PP! Ojala viniera acompañada del audio de la ponencia. Debió estar muy buena.
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El origen del universo Presentation Transcript

  • 1. El Origen del Universo
      • Proyecto Celestia
      • Ciencia vs Pseudociencia
      • Frequently Asked Questions
  • 2. Sumario
    • Breve historia de la historia
    • El Universo en expansión
    • Modelos Cosmológicos
    • Evidencias
    • Problemas con el Big Bang
    • Inflación
    • Falta Materia, ¿dónde está?
    • La expansión del Universo, ¿es acelerada?
    • Evidencia se acumula
    • Datos de WMAP
    • Hubble y el HUDF
  • 3. Historia de la Historia
    • Mitos precientíficos
    • Modelo Geocéntrico
    • Modelo Heliocéntrico
    • Universo Estático
    • Se descubre que el Universo se expande (Hubble 1929) ‏
    • Modelos Dinámicos sobre la evolución del Universo
  • 4. Mitología cristiana “ Al principio Dios creó los cielos y la Tierra . La Tierra estaba confusa y vacía y las tinieblas cubrían la faz del abismo; pero el espíritu de Dios se cernía sobre la superficie de las aguas .” ... Al primer día: “ Y dijo Dios: Sea la luz; y fue la luz. .” ... Al tercer día: “ Y llamó Dios a lo seco Tierra, y a la reunión de las aguas ”           llamó Mares. Y vio Dios que era bueno.             Después dijo Dios: Produzca la tierra hierba verde, hierba           que de semilla; árbol de fruto que de fruto según su           género, que su semilla esté en él, sobre la tierra. Y fue así. ... Al cuarto día: “ E hizo Dios las dos grandes lumbreras; la lumbrera mayor           para que señorease en el día, y la lumbrera menor para que           señorease en la noche; hizo también las estrellas. ” ... Al quinto día: “ Luego dijo Dios: Produzca la tierra seres vivientes según           su género, bestias y serpientes y animales de la tierra           según su especie. Y fue así. ” ... Y, al sexto y último día: “ Entonces dijo Dios: Hagamos al hombre a nuestra imagen,           conforme a nuestra semejanza; y señoree en los peces del           mar, en las aves de los cielos, en las bestias, en toda la           Tierra, y en todo animal que se arrastra sobre la tierra. ”
  • 5. Mitología India Una de las representaciones más antiguas del Cosmos, de origen hindú, es la siguiente: En un inmenso océano de leche rodeado por la cobra sagrada (la serpiente de la eternidad) nada una enorme tortuga, sobre cuyo caparazón cuatro elefantes se encargan de sujetar la Tierra (obviamente plana) por los cuatro puntos cardinales .
  • 6. El Silmarilion (JRR Tolkien) Al igual que los Ainur, los Valar fueron creados por Ilúvatar, quien les dio ser a partir de sus propios pensamientos. Tras ejecutar la Música de los Ainur, entraron en las vastas regiones del Eä y formaron Arda, la Tierra. Junto a ellos se encuentran los Maiar, los Ainur de menor jerarquía que también entraron en el Eä, quienes frecuentemente los sirven y ayudan. También conocidos como «los poderes de Arda», los valar son inmortales, al igual que los elfos y sus servidores maiar. Al igual que éstos últimos, pueden adoptar una forma corpórea, que sería el equivalente de la vestimenta para una persona.
  • 7. El método científico
  • 8. El método científico
      • Ingredientes fundamentales de una teoría científica
    • Que exista un experimento mediante el cual si no obtengo los resultados previstos por la teoría, se refute esa teoría.
    • Que todas las personas que lleven a cabo este experimento obtengan los mismos resultados.
    • Para ello, suele ser interesante que esté publicado
  • 9. Historia de la Historia
    • Modelo Geocéntrico
    • Que la tierra es redonda es sabido desde la antigüedad
    • Aristóteles (384 - 322 adC) presenta como prueba la forma de la sombra de la tierra durante los eclipses lunares
    • Eratóstenes de Cirene (276 - 195 adC) calculó correctamente la circunferencia de la tierra
    Alexandria = Alejandría Syene = Siena (actualmente Asuán) ‏ from Sun = Desde el sol
  • 10. Historia de la Historia
    • Modelo Geocéntrico
    • Objetos en el cielo:
    • El sol y la luna
    • Los planetas
    • Las estrellas fijas
    • Cometas, bólidos, etc.
    • En la cosmología de Ptolomeo ( ca. 100 - ca. 170) la tierra es el centro del universo. El sol, la luna y los planetas giran a su alrededor según un sistema matemático complejo. Las estrellas están fijas en la esfera celeste más lejana.
    Pedro Apiano, Cosmografía (1524) ‏
  • 11. Historia de la Historia
    • Modelo Heliocéntrico
    • Nicolás Copérnico propone el sistema heliocéntrico en 1543. Es matemáticamente elegante, pero deja varios problemas sin resolver.
    • Johannes Kepler declara que las órbitas de los planetas son elípticas , no circulares, en 1609
    • La refutación definitiva del esquema ptolometico es la observación de las fases de Venus por parte de Galileo en 1610
    Andreas Cellarius, Armonía macrocósmica (1661) ‏
  • 12. Teoría Geocéntrica
  • 13.  
  • 14.  
  • 15.  
  • 16. Teoría Heliocéntrica
    • El Sol está en el centro del Universo.
    • Propuesta inicialmente por Aristarco de Samos.
    • Formulada por Nicolás Copérnico, y publicada en “ De Revolutionibus” después de su muerte, en 1543.
  • 17. Teoría Heliocéntrica
    • Nueva formulación del movimiento
    • retrógrado
  • 18. Tierra Marte Movimiento retrógrado
  • 19. Comparativa
    • El modelo copernicano es más elegante:
      • Representaba un sistema unificado que no precisaba recurrir a diferentes hipótesis para resolver los problemas.
      • El carácter unificado y armónico era mayor que en Ptolomeo, de modo que el cálculo resultaba mucho más intuitivo y precisaba menos cálculos particulares.
      • Al eliminar los ecuantes y las excéntricas, las órbitas resultantes eran circulares, aunque se mantenían los epiciclos y las deferentes.
  • 20. El telescopio de Galileo
    • Mejora el modelo holandés pudiendo alcanzar una magnificación de 8-9X
    • Descubrimientos hasta 1610, publicados en el Sidereus Nuncius
    • Il saggiatore
    • Diálogo de los Sistemas del Mundo
  • 21. Los cielos NO son perfectos
  • 22. El telescopio de Galileo La Tierra NO es el único centro de movimiento del Universo Enero de 1610
  • 23. El telescopio de Galileo Los cielos NO son perfectos
  • 24. El telescopio de Galileo 9 Junio, 1613 11 Junio, 1613 Un gran objeto como el Sol rota ¿por qué no la Tierrra?
  • 25. El telescopio de Galileo
    • La GRAN PRUEBA experimental: Las fases de Venus.
    • La teoría copernicana predice las fases de Venus.
    • La teoría ptolemaica no predice todas las fases de Venus.
    • ¿Qué dice la observación?
  • 26. Predicciones Sistema heliocéntrico Sistema geocéntrico
  • 27. Prueba experimental de la veracidad de la teoría copernicana. Publicada en Il Saggiatore Fases de Venus
  • 28. Historia de la Historia
    • Gravitación Universal
    Isaac Newton coloca en su lugar a los objetos Celestes. Las órbitas son elípticas El Sol está situado en un foco La Gravitación Universal mantiene al sistema estable. Monumento a Newton en Trinity College, Cambridge, (1755) ‏
  • 29. Universo Estático
    • Antes del descubrimiento de Hubble, se pensaba que el universo era estático, y que las galaxias no se movían.
    • Modelo de Einstein: Constante Cosmológica
    • Einstein calificó la constante como “ el mayor error de su vida”
  • 30. Se descubre que el Universo se Expande
  • 31. Se descubre que el Universo se expande La galaxia de Andrómeda
    • Mencionada por primera vez por Al Sufi en 964
    • Redescubierta por Simon Mayr en 1612
    • Edwin Hubble demuestra en 1924 que es una galaxia independiente de las nuestra
  • 32. Se descubre que el Universo se expande La galaxia de Andrómeda
    • Conocida también como NGC 224
    • Galaxia en espiral
    • 200 000 años luz de diámetro (una y media vez el tamaño de la Vía Láctea) ‏
    • A 2,5 millones de años luz de distancia, se acerca a nosotros a 140 km/s
    • Las más cercana de las galaxias, excepto por las Nubes de Magallanes
    • Cuatro galaxias satélite: M32, M110, NGC 185 y And 1
    National Optical Astronomy Observatories / National Science Foundation
  • 33. Se descubre que el Universo se expande
    • Effecto Doppler : La frecuencia de una oscilación es percibida como mayor si la fuente se acerca a nosotros, o menor si se aleja
    • El ejemplo clásico es el pito de un tren
    • Edwin Hubble utilizó este efecto para demostrar que las galaxias se alejan de nosotros a una velocidad proporcional a su distancia (“Ley de Hubble”) ‏
  • 34. Se descubre que el Universo se expande Emisión de la galaxia BzK-15504, situada a unos 10000 millones de años-luz. Los colores muestran si el gas ionizado se aleja de nosotros (rojo), si se acerca (azul) o si está estacionario (verde). Los datos muestran claramente los movimientos del gas en una galaxia distante del universo temprano. La galaxia parece ser un disco en rotación.
  • 35. Se descubre que el Universo se expande
    • Las galaxias que se alejan muestran un corrimiento al rojo
    • Las galaxias que se acercan muestran un corrimiento al azul
    • Andrómeda muestra desplazamiento al azul
    • Prácticamente la totalidad de las galaxias se desplazan al rojo
    • El corrimiento es mayor cuanto más alejadas están (Ley de Hubble) ‏
    • CONCLUSIÓN : El universo está en expansión
  • 36. Modelos Cosmológicos
    • Steady State (Creación Continua) ‏
    • Materia se crea en el espacio entre las galaxias y de esta manera las galaxias se alejan unas de las otras
    • El nuevo material formará nuevas galaxias
    • El modelo requiere que se cree materia a razón de un átomo de hidrógeno por cada kilómetro cúbico por año
  • 37. Modelos Cosmológicos
    • Big Bang
    • El universo inicialmente estaba en un estado denso y caliente
    • El Universo comenzó a expandirse
    • Hoy día se encuentra en un estado de baja densidad y frío
    • El modelo requiere la “creación” instantánea del universo entero.
  • 38. Modelos Cosmológicos Millikan, LeMaître y Einstein, en 1933
  • 39. Modelos Cosmológicos “ Big Bang”
    • Alexander Friedmann, Georges LeMaître, H.P. Robertson, A.G. Walker, et al. formulan la predicción de que el Universo no ha existido siempre, sino que comenzó siendo infinitesimalmente pequeño
    • Esto fue controvertido por mucho tiempo. El término “big bang” ( gran explosión ) fue acuñado en tono de burla por Fred Hoyle en 1950
    • Otro enemigo declarado del Big Bang fue el astrofísico sueco Hannes Alfvén, premio Nobel de física de 1970
  • 40. Evidencias a favor del Big Bang
    • Alejamiento de las galaxias
    • Abundancia de elementos ligeros
    • (nucleos íntesis en los primeros 3 min) ‏
    • 75% Hidrógeno
    • ~24% Helio
    • ~1% Litio y otros
    • Fundamental: La Radiación Cósmica de Fondo
  • 41. La Radiación Cósmica de Fondo Predicción (1948-50 ) : Gamow, Alpher, Herman Detectada en 1965 : Arno Penzias y Robert Wilson Bell Labs Premio Nobel 1978 Detectaron un exceso de ruido en las antenas de radio proveniente de todas direcciones.
  • 42.
    • Emisión en microondas
    • Temperatura: T=2.725 K (-270.435 °C)‏
    • Altamente isotrópica
    La Radiación Cósmica de Fondo Uniformidad de la radiaci ón Se interpreta como el remanente del “calor” generado en el Big Bang Todas las explicaci ones alternativas sobre el origen de esta radiación han sido descartadas
  • 43. ¿ Ocurrió el Big Bang? S í
  • 44. ¿Somos el Centro del Universo? Proyecto Celestia ¡ NO!
  • 45. Proyecto Celestia Modelos Cosmológicos El futuro del Universo depende de su densidad de masa-energ ía y de la presión Densidad fraccional del Universo Ω 0 Componentes : Radiaci ón Materia Bariónica Materia Oscura Energía Oscura
  • 46. Futuro del Universo Proyecto Celestia
  • 47. Concepciones Err óneas
    • El Big Bang NO ocurre en un punto en el espacio. NO ES UNA EXPLOSI ÓN
    • La región dentro de nuestro horizonte presente tenía un volumen minúsculo justo luego del Big Bang. Pero:
    • Si el universo es abierto o plano (infinito) ahora, entonces nació infinito .
    • Si es cerrado ahora, entonces nació con cero volumen .
    Proyecto Celestia
  • 48. Concepciones Err óneas
    • Por definición, el universo incluye todo el espacio-tiempo como lo conocemos. Está fuera de la teoría del Big Bang el postular hacia qué o donde se expande el universo.
    • Está fuera del Modelo del Big Bang el postular qué causó el Big Bang.
    Proyecto Celestia
  • 49. ¿Qué vemos desde la Tierra? Proyecto Celestia
  • 50. Edad del Universo
    • Velocidad x Tiempo = Distancia
      • Distancia de una galaxia / Velocidad de esa galaxia = Tiempo
    • Situados en la Galaxia más lejana
      • 4.6 x 10^21 km / 10,000 km/s = 4.6 x 10^17 s
      • ~ 15 mil millones de años
  • 51. Edad del Universo Proyecto Celestia
    • La galaxia más lejana conocida ha sido localizada por el telescopio VLT en Chile
    • Está situada a unos 13 mil millones de años luz
  • 52. “ Problemas” con el Big Bang
    • Universo plano
    • Monopolos magnéticos
    Proyecto Celestia Solución: Inflación
  • 53. Inflación
    • El Universo en sus etapas tempranas pasa por un periodo de expansión muy rápida (exponencial) en donde regiones de escala subatómicas se expanden a escalas macroscópicas.
    Proyecto Celestia T inf` ~10 -34 s d h (t i )~10 -28 m d h (t f )~10 16 m 100,000 veces la Distancia de la Tierra al Sol
  • 54. Falta Materia: ¿dónde está?
    • Una década atrás se pensó que el Universo estaba compuesto de materia bariónica (protones, neutrones,…) ‏
    • Mediciones han encontrado que este tipo de materia representa un 4% de lo que compone al Universo.
    • ¿Qué es el resto?
    Proyecto Celestia
  • 55. Falta Materia: ¿dónde está? Proyecto Celestia
  • 56. Materia Oscura Proyecto Celestia Curvas de velocidad de rotación de las galaxias Movimiento de grupos de galaxias Formación de superestructuras Lentes gravitacionales Existe materia que no vemos, no emite luz, pero vemos sus efectos sobre objetos que si emiten luz
  • 57. Materia Oscura Proyecto Celestia Candidatos MACHOS (MAssive Compact Halo Objects) Agujeros negros, estrellas de neutrones … WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) ‏ Neutralinos, axiones … Partículas exóticas Materia no-bariónica Este tipo de materia constituye el 23% de la materia del Universo
  • 58. ¿Expansión Acelerada? Proyecto Celestia The Supernova Cosmology Project The High-Z Supernova Search A partir de 1997, comenzó a descubrirse una posible evidencia de que nuestro universo se encuentra en una fase de aceleración.
  • 59. WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) ‏ Proyecto Celestia Satélite destinado a Medir la anisotropía De la radiación Cósmica de Fondo
  • 60. WMAP vs COBE Proyecto Celestia
  • 61. WMAP vs COBE Proyecto Celestia COBE WMAP
  • 62. Analogía Proyecto Celestia
  • 63. Resultados de WMAP
    • Universo Plano (se expandirá para siempre) ‏
    • Ω=1.02±0.02
    • T=13.700 millones de años
    • 4% materia, 23% materia oscura
    • 73% Energía oscura
    • Evidencia a favor de la Inflación
    Proyecto Celestia
  • 64. Energía Oscura
    • Forma de energía, o posiblemente una propiedad inherente del vac ío, que está caracterizada por tener una presión negativa. Esta es la única forma de energ ía que puede causar una aceleraci ón en la expansión del universo.
    • Término creado por el cosmólogo Michael Turner
    • ¿De qué está constituida?
    • NO SABEMOS HASTA AHORA
    Proyecto Celestia
  • 65. Posibles Modelos
    • Constante Cosmológica
    • Teoría M Supercuerdas
    • Quintaesencia
  • 66. Modelo Estándar
    • Universo Plano Inflado
    • 4% materia
    • 23% materia oscura
    • 73% energía oscura
    Proyecto Celestia Desconocemos la identidad de 96% de lo que Está compuesto el Universo
  • 67. Estructura
  • 68. La materia empieza a condensarse por la acción de la gravedad. Fluctuaciones de temperatura. 200 millones después del Big Bang , se forman las primeras estrellas. Multitud de nuevas estrellas. Estructura a gran escala de las galaxias. Universo actual
  • 69. ¿Qué estamos viendo? Proyecto Celestia
  • 70. Satélites y lo que observan Proyecto Celestia
  • 71. Preguntas Abiertas
    • ¿Qué es la energía oscura?
    • ¿De qué está constituida la materia oscura?
    • ¿Qué inició la expansión original? (Condiciones Iniciales) ‏
    • ¿Es el Universo plano e infinito o es posible que sea finito?
    • ¿Qué provocó la inflación?
    Cornelis Saftleven, Sótano encantado con animales ,1655, Museo Getty, Los Ángeles
  • 72. Alternativa
  • 73. Alternativa
    • ¿Y quien creó a los alienígenas?
    • ¿ Y quien creó a quien creó a los alienígenas?
    • La navaja de Occam
  • 74. Lo más incomprensible del universo es que es comprensible
  • 75. El Origen del Universo
      • Proyecto Celestia
      • Ciencia vs Pseudociencia
      • Frequently Asked Questions
    CR ÉDITOS: http:// map.gsfc.nasa.gov http:// hubblesite.org http://celestia.albacete.org