El origen del universo

El Origen del Universo
Proyecto Celestia
Ciencia vs Pseudociencia
Frequently Asked Questions

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

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

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. ”

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 .

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.

El método científico

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

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

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) ‏

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) ‏

Teoría Geocéntrica

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.

Teoría Heliocéntrica
Nueva formulación del movimiento
retrógrado

Tierra Marte Movimiento retrógrado

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.

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

Los cielos NO son perfectos

El telescopio de Galileo La Tierra NO es el único centro de movimiento del Universo Enero de 1610

El telescopio de Galileo Los cielos NO son perfectos

El telescopio de Galileo 9 Junio, 1613 11 Junio, 1613 Un gran objeto como el Sol rota ¿por qué no la Tierrra?

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?

Predicciones Sistema heliocéntrico Sistema geocéntrico

Prueba experimental de la veracidad de la teoría copernicana. Publicada en Il Saggiatore Fases de Venus

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) ‏

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”

Se descubre que el Universo se Expande

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

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

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”) ‏

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.

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

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

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.

Modelos Cosmológicos Millikan, LeMaître y Einstein, en 1933

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

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

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.

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

¿ Ocurrió el Big Bang? S í

¿Somos el Centro del Universo? Proyecto Celestia ¡ NO!

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

Futuro del Universo Proyecto Celestia

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

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

¿Qué vemos desde la Tierra? Proyecto Celestia

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

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

“ Problemas” con el Big Bang
Universo plano
Monopolos magnéticos
Proyecto Celestia Solución: Inflación

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

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

Falta Materia: ¿dónde está? Proyecto Celestia

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

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

¿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.

WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) ‏ Proyecto Celestia Satélite destinado a Medir la anisotropía De la radiación Cósmica de Fondo

WMAP vs COBE Proyecto Celestia

WMAP vs COBE Proyecto Celestia COBE WMAP

Analogía Proyecto Celestia

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

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

Posibles Modelos
Constante Cosmológica
Teoría M Supercuerdas
Quintaesencia

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

Estructura

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

¿Qué estamos viendo? Proyecto Celestia

Satélites y lo que observan Proyecto Celestia

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

Alternativa

Alternativa
¿Y quien creó a los alienígenas?
¿ Y quien creó a quien creó a los alienígenas?
La navaja de Occam

Lo más incomprensible del universo es que es comprensible

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

http://juanmtg1.blogspot.com	182
http://juanmtg1.blogspot.com.es	22
http://juanmtg1.blogspot.com.ar	7
http://juanmtg1.blogspot.mx	3
http://aula3.usmpvirtual.edu.pe	2
http://juanmtg1.blogspot.it	1

El origen del universo

by Juan Martínez-Tébar Giménez on Apr 15, 2011

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