EnDiAs Rafael Girola Hipolito Falcoz Marta Santos

Una mirada a las escenas de cambios paradigmáticos en la Astronomía. Rafael Girola (EnDiAs, Planetario Galileo Galilei), Marta Santos (EnDiAs, Centro cultural de la Universidad Gral Sarmiento), Hipólito Falcoz (EnDiAs, Observatorio San Miguel)   En este trabajo la problemática que presentaremos es sobre la forma que se han dado las soluciones en los conflictos de modelos en la historia de la Astronomía. En especial nos detendremos en tres de ellos desde un aspecto histórico epistemológico de cómo se fue desarrollando la escena hacia una salida eficaz al problema. Las confrontaciones elegidas son: a) Modelo geocéntrico y heliocéntrico . b) El origen del debate del año 1920: Curtís y Shapley. c) El corrimiento hacia el rojo de las galaxias y la constante cosmologica. El objetivo es estudiar que variables en la escena de los modelos hoy en día también están presentes en situaciones de confrontacion como el tema de la materia oscura y si las leyes de Newton no son correctas a gran escala. Por lo que el trabajo apuntara a dejar abierto el estudio” antropológico de las situaciones confrontables en la Astronomía”.

Una mirada hacia los cambios paradigmaticos en Astronomia a) Ptolomeo, Copernico y Tycho Brahe b) Kant y Laplace: Universos islas versus sistemas de formacion planetaria c) Debate de Curtis y Shapley: Megagalaxia o pluralidad de galaxias? La Ley de Hubble y la constante cosmologica: Dilema de Einstein. e) Teoria Mond y materia oscura: Dilema de rotacion de las galaxias espirales

El sistema de Aristoteles. La geometria de Ptolomeo Modelos…? El despertar de la gravedad: Newton La combinacion: Tycho Brahe

Modelo Newton-Kepler: Solucion de los movimientos retrogrados de los planetas . Grietas en las observaciones de Mercurio….

Kant Laplace Universos islas Hipotesis nebular

Dentro o fuera de la Via Lactea..?

Curtis Shapley Shapley sostiene que la V.L contiene diemensiones muy grandes y el Sol,ocupa un lugar lejos centro.Las nebulosas espirales son de tamano reducido y no son universos islas. Curtis sostiene que las nebulosas espirales son galaxias, donde la V. L. es de tamanio reducido y con el Sol muy cerca del centro.

Descubrimiento de las Cefeidas Las cefeidas se reconocen por su rápida variación de brillo

CEFEIDAS Se pueden ver a grandes distancias (varios millones de persecs Relación directa entre el período y la luminosidad

Miss Leavitt y las cefeidas En 1912 descubre la relación período – luminosidad a partir de 25 cefeidas de la pequeña Nube de Magallanes

SOLUCION 1912 Enrietta Leavitt determinó la relación brillo – período 1923 Edwin Hubble fotografió ANDROMEDA y descubre estrellas pulsantes, Cefeidas 1924 Hubble aplica esta relación a las cefeidas y determina su distancia. Hoy, 2.2 millones de años luz

Revolución del siglo XX COSMOLOGÍA Expansión del Universo 1929 Edwin Hubble Desplazamiento al rojo respecto de la distancia Expansión del Espacio

Hubble y las galaxias Secuencia Secuencia de Hubble

La diversidad galactica

Expansion del universo.

Expansión del Universo La luz de los objetos lejanos está desplazada hacia el rojo (espectroscopia)

Este desplazamiento es isótropo cuanto más alejados están los objetos

Einstein “LA GRAN EQUIVOCACIÓN” La constante Cosmológica El entretejido observacional teórico de la Expansión del Universo Observacional Ley entre el desplazamiento espectral y la distancia de las galaxias Teórica Cosmología teórica Relatividad Especial 1905 Relatividad General 1915 Einstein “LA GRAN EQUIVOCACIÓN” La constante Cosmológica

Preludio de La Relatividad

ESTUDIO GLOBAL DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL UNIVERSO MODELOS DE UNIVERSO ALEXANDER FRIEDMAN GEORGES LEMAÎTRE ¿Qué es la cosmología? Estudio del Universo en su conjunto, de su estructura a gran escala y de su formación y su evolución. ESTUDIO GLOBAL DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL UNIVERSO

BASE DE LA COSMOLOGÍA MODERNA El universo está en expansión en el sentido que la distancia entre las galaxias aumenta con el tiempo EL UNIVERSO ERA MÁS DENSO EN EL PASADO QUE AHORA

Hechos observacionales Leyes de la física La expansión Aproximación específica Un método científico Una aproximación parcial cosmología El Universo es Inteligible (Teorema de Gödel Las leyes de la física son invariantes en el espacio y en el tiempo El universo es uniforme e isótropo a gran escala Se supone que

EL UNIVERSO ESTÁ EN EXPANSIÓN H0 = 71 k/seg/mpc 5% (WMAF Febrero 2003) La ley de Hubble es ahora válida para redshifts entre 2 a 3 EL UNIVERSO ESTÁ EN EXPANSIÓN

Desplazamiento al rojo de 0 , 1 Dilema de Hubble: Desplazamiento al rojo de 0 , 1 1920 Descubrimiento de Galaxias con Z = 0,1 →v > 30.000 k/s

Interpretacion del alejamiento de las galaxias. Ley de Hubble y la Exp Interpretacion del alejamiento de las galaxias. Ley de Hubble y la Exp. Del Universo

“Cte. De H”depende del tiempo. “Taza de expansión” George Lemaître GEORGE LEMAÎTRE: 1927 “Es el espacio que se dilata conteniendo a las galaxias en un movimiento de fuga aparente” La Expansión del Universo significa expansión del Espacio y no engloba al movimiento de los objetos en este espacio HUBBLE: Proporcionalidad directa velocidad de alejamiento y distancia constante “Cte. De H”depende del tiempo. “Taza de expansión” George Lemaître Alexander Friedmann

¿COMO RESOLVERLO? Medir: Corrimiento hacia el rojo de las galaxias B)Las distancias de las galaxias Ley de Hubble Lemaître

GALAXIAS QUASARES INMOVILES CON RESPECTO AL CUADRO QUE CONSTITUYE EL UNIVERSO NO ES RÍGIDO NO ES ESTÁTICO EXPANSIÓN

COSMOLOGÍA MODERNA COSMOLOGÍA GEOMÉTRICA COSMOLOGÍA FÍSICA COSMOLOGÍA OBSERVACIONAL

COSMOLOGÍA OBSERVACIONAL

Relatividad Restringida Relatividad General Mecánica Cuántica Muchas Ensamblaje entre teoría y observación Reencuentro entre la Cosmología observacional y la Cosmología geométrica Lemaître Friedmann Einstein Hubble Relatividad Restringida Relatividad General Mecánica Cuántica Muchas teorías

Se reencuentra la mecánica clásica para v<<c Las leyes de la física son invariantes La velocidad de la luz c es constante Dos postulados Se reencuentra la mecánica clásica para v<<c

Gravitación R. Especial 1912 Marcel Grossmann Gravitación R. Especial La descripción de Hubble tiene su sentido en una descripción relativista RELATIVIDAD GENERAL

Geometría no euclideas Se generaliza los sistemas de referencia acelerados con el principio de equivalencia Masa gravitatoria = Masa Inercial gravitación = Aceleración Geometría no euclideas Respuesta para Newton

¿Qué métrica responde a la observación de Hubble? Geometría de Riemann El Espacio Tiempo tiene una curvatura local en presencia de masa Se reencuentra la relatividad especial para masa débiles ¿Qué métrica responde a la observación de Hubble?

RELATIVIDAD GENERAL Identificación entre gravitación y geometría Espacio tiempo 4 dimensiones provisto de una métrica no euclidea

El desfasaje entre observación y teoría. La constante cosmológica. La interpretación de Hubble y los modelos cosmológicos Soluciones de las ecuaciones de Einstein

Hipótesis MRWFL Uniformidad de las leyes de la física Principio Cosmológico. Universo uniforme e isótropo Relatividad General Materia Uniforme

Todas las métricas posibles del espacio tiempo están en una forma común dr2 + r2 dθ2 + sen2θdØ2 ds2 = c2dt2 – a2 1-kr2 dσ2

Argumentación de Lemaître sobre λ Escala de tiempo de evolución que supera la duración de las eras geológicas B) Inestabilidad del equilibrio entre la atracción gravitatoria y la repulsión cósmica C) Constante cosmológica y mecánica cuántica

Las tres primeras consecuencias importantes de la ley de Hubble Volviendo a la Ley de Hubble - Lemaître Las tres primeras consecuencias importantes de la ley de Hubble El Universo es dinámico La linealidad de la ley de Hubble Densidad crítica ρc = 3H02 8ЛG Densidades Cosmológicas ΩT = ρT ρC

La necesidad de la materia invisible… Materia oscura o revision de las leyes de Newton a gran escala?

MOND: Ley de inercia Ley de gravitacion F.Zwicky Materia oscura? T. Mond, o ambos?

Conlusion…?? Conclusión....??   Si bien hemos visto como las adversidades de los modelos pudieron encontrar las soluciones mediante la combinación entre la estadística observacional , los modelos y las simulaciones numéricas: Que grado de confianza se tiene en las estructuras estadísticas observacionales en relación a las estructuras físicas que describan por ejemplo la materia oscura a gran escala? Además de acuerdo a cálculos numéricos y aproximaciones muy precias que marcan un grado de confianza en la arquitectura del modelo, como en épocas de Tycho, que a pesar de obtener buenos datos para la elaboración de las leyes de Kepler, las dificultades lleven a generar combinaciones de modelos que parte tengan un grado de validez? Es posible que a pesar de las exactitudes alcanzadas se pueda producir el efecto Tycho Brahe? Es interesante ver como entre sendas orillas, el cosmólogo que investiga las épocas tempranas del universo y el astrofísico que estudia en parte la evolución de las galaxias, la escenografia de los modelos se encuentra en una red dinámica en cuanto a las variaciones que puedan tener los parámetros cosmológicos o la distribución de la relación masa luminosidad de los cúmulos galácticos y por el otro lado la convergencia de los modelos físicos para comprender la evolución de un universo cuantico relativista a un universo de hoy. Por ello vemos como hoy la interrelación del físico y el astrónomo mantiene un carácter renacentista en cuanto a la solución del conflicto que puede plantear una observación de acuerdo al marco teórico de un modelo encontrándose polaridades conectadas entre si. Por ello el riesgo Tycho Brahe. En cuanto a los modelos competitivos hoy que complementan el modelos standard: La teoría Mond es capaz de comprender el universo a gran escala? La teoría Mond sustenta la importancia relativa de la radiación, la materia no relativista y la energía del Vacío? La teoría Mond es capaz de comprometer en su ámbito la necesidad de la materia oscura? La teoría Mond es capaz de jaquear los valores precisos de los parámetros cosmológicos? Hoy en día el balance esta en la existencia de la materia oscura con dos componentes: barionica y no barionica. Pero existe y hay defensores de la teoría Mond. Podrá surgir un modelo Brahiano o las orillas de ambos modelos están bien diferenciados?