Del campo, las galaxias, la materia oscura, y el Big Bang…

Presentación del tema: "Del campo, las galaxias, la materia oscura, y el Big Bang…"— Transcripción de la presentación:

1 Del campo, las galaxias, la materia oscura, y el Big Bang…

2

3 En física, un campo es cualquier magnitud física que presenta cierta variación sobre una región del espacio. En ocasiones campo se refiere a una abstracción matemática para estudiar la variación de una cierta magnitud física; en este sentido el campo puede ser un ente no visible pero sí medible. Históricamente fue introducido para explicar la acción a distancia de las fuerzas de gravedad, eléctrica y magnética, aunque con el tiempo su significado se ha extendido substancialmente, para describir variaciones de temperatura, tensiones mecánicas en un cuerpo, propagación de ondas, etc. Campo gravitacional Tierra y Luna

4 “Donde mi campo de fuerzas alcanza, éste interfiere sobre otros campos de fuerzas. De igual manera que mi campo de fuerzas se ve afectado por los de otras magnitudes físicas…”

5 El núcleo de un átomo.

6 El átomo, sus electrones y protones. Con sus campos de fuerzas …

7 ladanza del universo … Se asemejan a la danza del universo …

8 Imagen tomada con el VLT: revela la danza de tres galaxias -catalogadas como NGC 7173 (arriba), 7174 (abajo derecha) y 7176 (abajo izquierda)-, localizadas a 106 millones de años luz, hacia la constelación de Piscis Austrinus (el pez del sur).

9 sistemas: Las galaxias son masivos sistemas: de estrellas, nubes de gas, planetas, polvo, materia oscura, quizá energía oscura… unidos gravitacionalmente. Tipos de galaxias de acuerdo al esquema de clasificación de Hubble: Galaxias elípticas, galaxias espirales, y galaxias irregulares

10 Galaxia espiral M74. Contiene unos 100.000 millones de estrellas y se encuentra a 30 millones de años luz hacia la constelación de Piscis. Galaxia elíptica gigante NGC 1316 Galaxia irregular NGC 1427

11 La energía del vacío En las galaxias y en el conjunto del universo, tiene una gran importancia La energía del vacío.

12 La energía del vacío es una energía de fondo existente en el espacio incluso en ausencia de todo tipo de materia.energíaespaciomateria

13 Ésta tiene un origen puramente cuántico y es responsable de efectos físicos observables; como el efecto Casimir. En física, el efecto Casimir o la fuerza de Casimir-Polder es una fuerza física ejercida entre objetos separados debido a la resonancia de los campos energéticos en el espacio entre los objetos. La energía del vacío tendría también importantes consecuencias cosmológicas estando relacionado con el periodo inicial de expansión inflacionaria y con la aparente aceleración actual de la expansión del Universo. Algunos astrofísicos piensan que la energía del vacío podría ser responsable de la energía oscura del universo (popularizada en el término quintaesencia) asociada con la constante cosmológica de la relatividad general. Esta energía oscura desempeñaría un papel similar al de una fuerza de gravedad repulsiva contribuyendo a la expansión del Universo.

14 La radiación de Hawking es un tipo de radiación producida en el horizonte de sucesos de un agujero negro y debida plenamente a efectos de tipo cuántico. La radiación de Hawking recibe su nombre del físico inglés Stephen Hawking quien postuló su existencia por primera vez en 1976 describiendo las propiedades de tal radiación y obteniendo algunos de los primeros resultados en gravedad cuántica. El trabajo de Hawking fue posterior a su visita a Moscú en 1973, donde los científicos rusos Yakov Zeldovich y Alexander Starobinsky le demostraron que de acuerdo con el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica los agujeros negros en rotación deberían crear y emitir partículas.

15 Una nueva teoría establece que el Big Bang podría no ser un fenómeno extraordinario, que la entropía es infinita y que el creciente desorden del Universo no conduce a la muerte cósmica, sino que prolonga la existencia de galaxias, estrellas y planetas hasta el infinito porque la flecha del tiempo, tal como la conocemos, ha podido tener otras direcciones en un pasado remoto inaccesible desde nuestra época. Según esta teoría, el Big Bang es un acontecimiento cotidiano en la historia del Universo que sucede eternamente a escalas de tiempo increíblemente grandes, creando universos paralelos al nuestro en remotas regiones espaciotemporales porque la entropía no es finita, como se piensa actualmente, sino que en realidad es infinita.

16 En un movimiento, AHORA, expansivo… Big Bang Según el modelo del Big Bang, el Universo es finito y tuvo un comienzo en el momento en el que la materia existente alcanzó una densidad y una temperatura suficientemente alta para generar la explosión creativa.

17 En cosmología, la radiación de fondo de microondas es una forma de radiación electromagnética que llena el Universo por completo. También se denomina radiación cósmica de microondas o radiación del fondo cósmico. Es una predicción del modelo del Big Bang: según este modelo, el universo primigenio era un plasma compuesto principalmente por electrones, fotones y bariones (protones y neutrones). Los fotones estaban constantemente interactuando con el plasma mediante la dispersión Thomson. Los electrones no se podían unir a los protones y otros núcleos atómicos para formar átomos porque la energía media de dicho plasma era muy alta, por lo que los electrones interactuaban constantemente con los fotones mediante el proceso conocido como dispersión Compton.

18 Fue entonces cuando se formaron los primeros protones, neutrones y electrones, después los núcleos y finalmente los átomos. Con la formación de hidrógeno neutro, se emitió el fondo cósmico de microondas. Finalmente, la época de las formaciones estructurales comenzó, cuando la materia empezó a agregarse en las primeras estrellas y quasars y por último se formaron las galaxias, las agrupaciones galácticas y los supercúmulos.

19 A medida que el universo se fue expandiendo, el enfriamiento adiabático (del que el corrimiento al rojo cosmológico es un síntoma actual) causado porque el plasma se enfrie hasta que sea posible que los electrones se combinen con protones y formen átomos de hidrógeno. Esto ocurrió cuando esta alcanzó los 3000 K, unos 380000 años después del Big Bang. A partir de ese momento, los fotones pudieron viajar libremente a través del espacio sin colisionar con los electrones dispersos. Este fenómeno es conocido como Era de la recombinación y descomposición, la radiación de fondo de microondas es precisamente el resultado de ese periodo. Al irse expandiendo el universo, esta radiación también fue disminuyendo su temperatura, lo cual explica porque hoy en día es sólo de unos 2,7 K. La radiación de fondo es el ruido que hace el universo. Se dice que es el eco que proviene del fin del universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión que dio origen al universo.

20 Y que danza en conjunto, como de acuerdo a una coreografía global, coherente y compartida…

21 Desde lo más pequeño …

22 Hacia lo menos micro, ampliando progresivamente nuestra perspectiva …

23 Por ejemplo, una molécula de agua: dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno. (En química, una molécula se define como una partícula formada por un conjunto de átomos ligados por enlaces covalentes o metálicos (en el caso del enlace iónico no se consideran moléculas, sino redes cristalinas), de forma que permanecen unidos el tiempo suficiente como para completar un número considerable de vibraciones moleculares).

24 Disposición de los átomos en el cuarzo (óxido de silicio) cristalizado O el cuarzo cristalizado, los átomos de oxígeno y de sodio se organizan de forma regular en redes cristalinas.

25 Copos de nieve, Wilson Bentley, 1902 Los cristales de nieve también adoptan formas geométricas con características fractales y se agrupan en copos.

26 Copos de nieve ordenados en redes geométricas hexagonales

27 Los vemos representados por el ser humano… Por ejemplo, en algunos de mosaicos …

28 … ahora una célula …

29 … Un conjunto de células…

30 Una neurona...

31 -Un fenómeno crucial en la comunicación neuronal acontece cuando la señal eléctrica llega a un terminal nervioso que está separado, pero muy de cerca, de otra neurona. -Este punto especializado de acercamiento entre dos neuronas se denomina sinapsis. Gracias a las propiedades moleculares de su membrana, las neuronas son células eléctricamente excitables y conducen señales eléctricas responsables de la comunicación interneuronal.

32 Los sistemas físicos formados por un conjunto de partículas interactuantes de la mecánica clásica y los sistemas físicos de partículas relativistas sin interacción, son sistemas con un número finito de grados de libertad, cuyas ecuaciones de movimiento vienen dadas por ecuaciones diferenciales ordinarias como todos los ejemplos anteriores.

33 Sin embargo, los campos físicos además de evolución temporal o variación en el tiempo, presentan variación en el espacio. Esa característica hace que los campos físicos se consideren informalmente como sistemas con un número infinito de grados de libertad …

34

35

36

37

38

39