Cosmología, o … ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dónde
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Cosmología o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dónde vamos? Andrés Aceña Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó La charla • Algo de Relatividad General • El universo y cómo recibimos información • El principio copernicano • La ley de Hubble • Distribución de materia a gran escala • Postulados del modelo cosmológico • Modelos espacialmente isotrópicos • Λ-CDM • Cronología del universo • Materia oscura, energía oscura y el futuro Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Algo de Relatividad General • Teoría que describe las interacciones gravitatorias. • El universo es un espacio-tiempo. • La materia determina la geometría del espacio-tiempo. • La geometría del espacio-tiempo determina cómo se mueve la materia. • Materia + postulados cosmológicos → geometría del universo. Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Algo de Relatividad General Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Algo de Relatividad General Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó El universo y cómo recibimos información Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó El universo y cómo recibimos información Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó El principio copernicano "Los seres humanos no son observadores privilegiados del universo" Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó El principio copernicano "Los seres humanos no son observadores privilegiados del universo" Carl Sagan: "¿Quiénes somos? Encontramos que vivimos en un planeta insignificante de una estrella ordinaria perdida en una galaxia metida en una esquina olvidada de un universo en el cual hay muchísimas más galaxias que personas" Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó La ley de Hubble Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó La ley de Hubble v = H0 D H0 = 70 Andrés Aceña km/s Mpc Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó La ley de Hubble v = H0 D H0 = 70 Andrés Aceña km/s Mpc Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Distribución de materia Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Postulados del modelo cosmológico • La Relatividad General es la teoría correcta para el universo a gran escala. • Principio cosmológico: el universo es espacialmente homogéneo e isótropo. Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Modelos espacialmente isotrópicos Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Modelos espacialmente isotrópicos "Materia fría" o "radiación incoherente" Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Λ-CDM Principios: • La Relatividad General es la teoría correcta para el universo a gran escala. • Principio cosmológico: el universo es espacialmente homogéneo e isótropo. • El universo contiene "energía oscura". • El universo contiene "materia oscura fría". • Las partículas están descriptas por el Modelo Estándar. • Hubo un periodo inflacionario. Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Λ-CDM Predicciones: • Existencia y estructura del fondo cósmico de microondas (CMB). • La estructura a gran escala en la distribución de galaxias. • Las abundancias de hidrógeno, helio y litio. • La expansión acelerada del universo. Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Λ-CDM Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Λ-CDM Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Λ-CDM Cosmic Microwave Background Spectrum from COBE 400 COBE Data Black Body Spectrum 350 Intensity [MJy/sr] 300 250 200 150 100 50 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Frequency [1/cm] Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Λ-CDM Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Cronología del universo Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Cronología del universo Universo muy temprano (especulativo) • Época de Planck: 0s − 10−43 s ¿Dónde está nuestra teoría cuántica de la relatividad? Una sola fuerza fundamental. • Época de la Gran Unificación: 10−43 s − 10−36 s La fuerza gravitatoria se desacopla de las otras fuerzas. • Época electrodébil: 10−36 s − 10−32 s Se desacoplan las fuerzas fuerte y electrodébil. • Época inflacionaria: 10−32 s - quien sabe El universo multiplica su volumen por lo menos en un factor de 1078 . Al finalizar la etapa inflacionaria, el universo está lleno de un plasma quark-gluon. Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Cronología del universo Universo temprano • Época de Quarks: 10−12 s − 10−6 s El bosón de Higgs adquiere un valor de expectación de vacío, la fuerza débil y la electromagnética adquieren diferentes rangos, las partículas que interaccionan con el Higgs se vuelven masivas. • Época hadrónica: 10−6 s − 1s Se forman hadrones. Al final se desacoplan los neutrinos. • Época leptónica: 1s − 10s Los hadrones y antihadrones se aniquilan, dejando el universo dominado por leptones. Al finalizar la época, la mayoría e leptones y antileptones se aniquilan, dejando un residuo de leptones. Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Cronología del universo • Época fotónica: 10s − 380.000a La energía del universo está dominada por fotones, que interactuan fuertemente con el plasma. • Nucleosíntesis: 3m − 20m Se forman núcleos atómicos: deuterio, helio-4, y trazas de otros núcleos livianos. • Época dominada por materia: 70.000a La materia oscura empieza a dominar la dinámica, lo que permite el comienzo de la formación de estructura. • Recombinación: 380.000a Los electrones son capturados por los átomos, volviendo el universo transparente a los fotones. Esto es el CMB. • Época oscura: 380.000a − 400Ma Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Cronología del universo Formación de estructura • Reionización: 150Ma − 1.000Ma Se forman las primeras estrellas y quasares, que ionizan el medio interestelar. • Formación de estrellas. • Formación de galaxias. • Formación de grupos, clusters y superclusters. • Formación del sistema solar: 9.000Ma • Hoy: 13.800Ma Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Cronología del universo Final del universo • Big Rip: > 30.000Ma • Big Crunch: 100.000Ma • Big Freeze:> 108 Ma Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Materia oscura, energía oscura y el futuro Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Materia oscura, energía oscura y el futuro Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Materia oscura, energía oscura y el futuro Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó Andrés Aceña Cosmología, o . . . ¿dónde estamos, de dónde venimos y a dó
