El Universo y la Cosmología

1. EL UNIVERSO Y LA COSMOLOGÍA Héctor Rago rago@ula.ve Centro de Astrofísica Teórica Universidad de Los Andes

3. ¿De dónde salió todo? ¿De qué esta hecho el universo? ¿Tuvo un comienzo o es eterno? ¿Es infinito? ¿Tendrá un final?

4. ¿Es posible entender “científicamente” al universo? ¿Cómo? ¿Cuál es la imagen que la cosmología nos brinda del universo? ¿Cuáles las evidencias de que vamos bien? ¿Cuáles son los resultados confiables, cuáles los dilemas y cuáles las especulaciones?

5. Entender científicamente un fenómeno

6. mt. 45 20 5 0 1 2 3 Seg.

8. ESCALA DE TIEMPOS seg segundo año Tierra universo Hombre partículas luz reacción CP 17 4 9 17 -15 -1 O 7 -20 10 10 10 10 10 10 10 10 4X 10 seg

9. ESCALA DE TEMPERATURAS °K aceleradores Universo a 10 seg. Centros estelares Universo actual Mérida Sol 14 3 9 2 8 °K 6 X 3 3X 10 10 10 10 10

10. Nuestras categorías de pensamiento reflejan el ambiente mediano en el que evolucionamos como especie. • En otros ámbitos podemos (y debemos) esperar sorpresas. • Dilema: ¿a quién debe serle fiel la ciencia: a nuestra intuición o a las observaciones?

11. gr 50 Universo visible 10 Galaxia Agujeros Negros Sol Estrella neutrónica 30 10 Tierra 10 10 edificio persona 1 mosca protón -20 ADN 10 átomo Régimen cuántico 30 20 -10 10 10 -30 1 10 cm 10 10 10

12. ¿Por qué ahora? La Cosmología, un invento del siglo XX • “Cuando alguien en mi laboratorio habla del universo, llegó el momento de decirle que se vaya” Rutherford • 1917: Primer artículo sobre cosmología. • Hace 1oo años no sabíamos... • por qué brillan las estrellas • del átomo, ni núcleos • la velocidad de la luz es la mayor • existencia de otras galaxias

13. Google 19.800.000 • Mejores Telescopios • Aceleradores de partículas • Capacidad de Cómputo para almacenar e interpretar más y mejores datos • Comprensión de la gravitación y de la conducta de la materia en un amplio rango de condiciones. • Ajuste mutuo de modelos y observaciones. • Observaciones cruzadas, intercolaboraciones, enormes presupuestos...se desechan modelos • Es posible “entender” científicamente al universo

14. La Realidad Física según la Física ¿ Es simple el universo ?? COMPLEJO SIMPLE • molécula • gallina • turbulencia • clima • galaxias • realidad • electrón • átomo • estrella • universo • leyes básicas

15. TEORÍA CUÁNTICA RELATIVIDAD GENERAL COMPRENSIÓN DEL UNIVERSO NUEVA COSMOLOGÍA

16. MODELO DEL UNIVERSO Una estructura matemática llena de contenido físico que dé cuenta de los aspectos más resaltantes del universo a gran escala y permita interpretar las observaciones Dilema: OBSERVACIONES MODELO MODELO Pero:

21. LOS CUERPOS DEL DELITO • Expansión (Hubble, 1929) • Abundancia de elementos (Gamow...) • Radiación Cósmica de fondo (Penzias y Wilson, 1964) • Cualitativamente la formación de estructuras. • Procesos físicos desde fracciones de segundo hasta hoy • Libre de contradicciones y ninguna observación en contra

22. PARÁMETROS DEL UNIVERSO • Tasa de Expansión H0 = 72 Km/seg. Mpc • Edad t0 = 13 ± 1,5 millardos años • Geometría espacio Euclidiana (k = 0) • Temperatura T0 = 2,725 °K

23. MáS DILEMAS • Entender mejor la formación de estructuras • Qué es la materia oscura • Naturaleza de la energía del vacío • Asimetría materia antimateria • Qué produjo la inflación, naturaleza del inflatón • Origen y naturaleza del big bang (supercuerdas, cosmología cuántica, teoría cuántica de la gravedad) • Azar vs. Necesidad: parámetros son accidentales?

24. FAQ • ¿Continuará la expansión? • ¿ Está el universo en una fase de expansión acelerada? • ¿Qué indican las irregularidades de la RCF? • ¿Fue el big bang una explosión? • ¿Cuál será el futuro del universo? • ¿Qué había antes del big bang? • ¿Es infinito el universo? • ¿Hay galaxias que se alejan de nosotros a una velocidad mayor que la de la luz? • ¿Hay otros universos?

26. Referencias http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm http://map.gsfc.nasa.gov/m_uni.html http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/cos_home.html http://www.saber.ula.ve