La historia del Universo

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La historia del Universo

• Claves sobre el pasado, conocimiento actual y
  predicciones para el futuro

Emily Alicea Muñoz FISI 4002 28 de abril de 2003
Hubble Deep Field (STScI, HDFT, NASA)
2
Bosquejo (general)

• Introducción
• Pasado
• Presente
• Futuro
• Resumen
• Referencias
• Agradecimientos

Más detalles adelante
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Bosquejo (detallado)

• Pasado
• Lo que creíamos saber
• El Universo estático (steady-state) constante
  cosmológica...
• Revoluciones
• Hubble y el Universo en expansión
• Presente
• El Modelo Estándar en Cosmología
• Métrica Robertson-Walker, Ecuación de Friedmann,
  etc
• Big Bang, Inflación, CMB, Fluctuaciones,
  Estructuras, Geometría...
• Observaciones Recientes (sorpresitas inesperadas)
• La masa que está pero no se ve
• La expansión que en vez de ir más lento, va más
  rápido
• Futuro
• Resultados nuevos y los que se esperan pronto

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Introducción
5
Cómo el ser humano cambia de opinión
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PASADO
Hubble Deep Field (STScI, HDFT, NASA)
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Lo que creíamos saber

• Steady-State El Universo siempre ha existido y
  siempre existirá

• Hasta Einstein cayó en la trampa

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Revolución (siglo 20)

• Edwin Hubble

9
(No Transcript)
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PRESENTE
Hubble Deep Field (STScI, HDFT, NASA)
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El Modelo Estándar

• Métrica Robertson-Walker
• Describe un espacio homogéneo e isotrópico

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El Modelo Estándar

• Ecuación de Friedmann
• Nos relaciona el factor de escala (a), la
  curvatura (k) y el radio (R0) con la densidad
  de energía (e)

13
El Modelo Estándar

• Ecuación de Fluidos
• Relaciona la densidad de energía con la presión y
  el factor de escala

• Ecuación de Estado
• Presión en función de densidad de energía

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El Modelo Estándar

• Parámetro de Densidad (OMEGA)
• Razón entre la densidad de energía
• del Universo y la densidad crítica
• necesaria para que el Universo
• sea plano
• Su valor determina la geometría del Universo (más
  detalles pronto)

15
El Modelo Estándar
16
El Modelo Estándar

• Big Bang marca el comienzo del tiempo y el
  espacio.
• Ocurrió hace 13.7 billones de años, según las más
  recientes observaciones
• Evidencia observacional en la forma de microondas
  que permean todo el espacio

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El Modelo Estándar

• Inflación
• Alan Guth, 1979
• Breve periodo de
• expansión exponencial
• en la historia temprana del Universo
• Resuelve el llamado horizon problem (regiones
  fuera de contacto causal comparten las mismas
  características)
• Da lugar a la formación de estructuras

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El Modelo Estándar

• Cosmic Microwave Background (CMB)
• Predicción de la teoría del Big Bang (Alpher,
  Dicke, Peebles)
• Descubierto en 1965 por Arnio Penzias y Robert
  Wilson
• Observado en detalle en 1991 por el satélite
  Cosmic Background Explorer (COBE)
• Blackbody spectrum 2.73 K
• Fluctuaciones
• Pequeñas variaciones
• en la temperatura
• del CMB
• Dan lugar a la formación
• de estructuras

COBE/NASA
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El Modelo Estándar

• Formación de las primeras estructuras
• Surgen de las fluctuaciones del CMB al ocurrir
  inflación

20
El Modelo Estándar
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Observaciones Recientes
Cómo _at_ que no encuentras la masa del
Universo?

• Curvas de rotación de las galaxias
• Indican que hay más masa en las afueras de la
  galaxia (en el halo) que en el núcleo
• Esta masa no se puede ver (no emite luz) ? DARK
  MATTER (materia oscura)

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Observaciones Recientes
Cómo _at_ que la expansión está acelerando?

• Estudios de supernovas
• tipo Ia, cuya luminosidad
• es bien conocida y se usan
• como estándares de
• distancia, revelan que el
• Universo se está
• expandiendo, pero no sólo
• eso, sino que está
• acelerando también
• ? DARK ENERGY
• (energía oscura)

Supernova 1998ba Supernova Cosmology Project S.
Perlmutter, et al, 1998
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Observaciones Recientes

• Estos descubrimientos recientes nos indican que
  hay muchas cosas en el Universo que no podemos
  ver
• Dark Mater mantiene las galaxias unidas a pesar
  de las altas velocidades de rotación
• Dark Energy causa que la expansión del Universo
  acelere
• Qué pueden ser estas cosas oscuras? Nadie sabe
  todavía

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Observaciones Recientes

• Posibilidades
• Dark Mater
• WIMPs
• MACHOs
• Dark Energy
• Vaccum Energy (QFT, ST)
• Quizá L (la constante cosmológica de Einstein)

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FUTURO
Hubble Deep Field (STScI, HDFT, NASA)
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Nuevos resultados...

• Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)
• Estudios del CMB con mejor precisión que COBE
• 11/feb/2003 13 papers sometidos al
  Astrophysical Journal (ver http//arXiv.org/abs/a
  stro-ph/0302207-09, 13-15, 17, 18, 20, 22-25)

27
(No Transcript)
28
(No Transcript)
29
Nuevos resultados...
Regiones de confianza
UC Berkeley Physics Department Lawrence
Berkeley National Laboratory
30
Nuevos resultados...
UC Berkeley Physics Department Lawrence
Berkeley National Laboratory
31
Nuevos resultados...
UC Berkeley Physics Department Lawrence
Berkeley National Laboratory
32
Resumen (simple)
NASA/WMAP Science Team (www.gsfc.nasa.gov)
33
Resumen (no tan simple)
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Resumen (un poco más complicado)
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Referencias

• Libros
• An Introduction to Modern Astrophysics, Carroll
  Ostlie (1996)
• Stephen Hawkings Universe, David Filkin (1997)
• The Inflationary Universe, Alan Guth (1997)
• Universe, William Kaufmann (1994)
• Principles of Physical Cosmology, P.J.E. Peebles
  (1993)
• Introduction to Cosmology, Barbara Ryden (2002)
• Revistas
• Astronomy (Dec97, Sept99, Aug00, Jun01,
  Apr-May-Jul-Oct-Dec02)
• Physics Today (Apr03)
• Internet
• WMAP Homepage http//map.gsfc.nasa.gov/
• Supernova Cosmology Project Homepage
  http//www-supernova.lbl.gov/
• Astro-ph Preprint Service http//arXiv.org/abs/as
  tro-ph/

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Agradecimientos

• Erick Roura por sugerirme el tema -)
• Miroslav Micic por numerosas discusiones acerca
  de la formación de las primeras estructuras y la
  evolución de las galaxias, por sugerirme
  referencias muy útiles, y por muchas cosas más
  -)
• Robert Friedman por hablar de cosmología cuando
  está borracho, aburrido, estrésico, serio,
  bromeando, triste, contento
• Saul Perlmutter por dos horas de conversación
  acerca de sus projectos Supernova Cosmology
  Project (SCP, el de 1998) y Supernova
  Acceleration Project (SNAP, el nuevo)...
• Yaítza Luna por prestarme la laptop -)
• Ángel Fuentes, Kathy Santana, Angélica Pérez por
  apoyo moral y por tener mucha, mucha paciencia
  -)
• Todo aquél que se me ayudó de alguna forma y no
  mencioné anteriormente (you know who you are)...
• Ustedes por su atención -)

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Preguntas???
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