HISTORIA DEL TIEMPO CAPÍTULO 3 EL UNIVERSO EN EXPANSION CLAUDIA ARIAS DOLLY MORA MARTHA CLAVIJO

A NIVEL GENERAL: DESCRIBE LA EVOLUCIÓN DE LAS TEORÍAS DE LA EXPANSIÓN CONSTANTE DEL UNIVERSO Y LA EVOLUCIÓN DE LAS TEORÍAS PARA SUSTENTAR O DERRIBAR LA TEORÍA DE UNA SINGULARIDAD COMO LA DEL BIG BANG QUE PONE EN TELA DE JUICIO SI EL TIEMPO ES FINITO O INFINITO.

VÍA LÁCTEA La Vía Láctea es una galaxia grande, espiral y puede tener unos 100.000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol. En total wide unos 100.000 años luz de diámetro y tiene una masa de más de dos billones de veces la del Sol. La Vía Láctea tiene forma de lente convexa. El núcleo tiene una zona central de forma elíptica y unos 8.000 años luz de diámetro. Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos. A su alrededor hay una nube de hidrógeno, algunas estrellas y cúmulos estelares.

WILLIAM HERSCHEL (1738-1822) VÍA LÁCTEA 1750 Estrellas visibles : una única configuración con forma de disco. Astrónomo Germanobritánico. Construía sus propios telescopios de grandes espejos. Descubrió el Planeta Urano. Ardua catalogación de las posiciones y las distancias

EDWIN HUBBLE (1889-1956) 1924 Astrónomo estadounidense. Nuestra galaxia no era la única Muchas otras con espacio vacío entre ellas. Podríamos calcular las distancias midiendo sus brillos aparentes 1924 Astrónomo estadounidense. Estrellas denominadas Cefeidas Estableció la existencia de nebulosas situadas fuera de la vía láctea

ISAAC NEWTON (1642-1727) Descubrió que cuando la luz atraviesa un trozo de vidrio triangular (prisma), la luz se divide en los diversos colores que la componen al igual que ocurre con el arcoíris. Estrellas diferentes poseen aspectos diferentes, pero el brillo relativo de los diferentes colores es siempre exactamente igual al que se esperaría encontrar

EFECTO DOPPLER ¿? La variación de la amplitud de las ondas se detecta por cambios de color. Azul Por un ancho de banda más corto Rojo Por un ancho de banda más largo Dirección y velocidad a la que se mueve un objeto celeste lejano

Corrimiento hacia el azul Corrimiento hacia el rojo Corrimiento hacia el azul

Obtenemos la fórmula a partir del fenómeno, esta relaciona la frecuencia de las ondas observadas con la frecuencia de las ondas emitidas, la velocidad de propagación de las ondas vs, la velocidad del emisor vE y la velocidad del observador vO.

Cuanto más lejos está una galaxia a mayor velocidad se aleja de nosotros La mayoría de las galaxias presentan un corrimiento hacía el rojo (1929) HUBBLE Esto significa que el universo no puede ser estático por el contrario se está expandiendo

Expandiendo muy lentamente Expandiendo más de prisa La fuerza de la gravedad frenaría la expansión. Comenzaría entonces a contraerse. Expandiendo más de prisa La gravedad no podría detener la expansión. Continuaría expandiéndose por siempre.

Constante Cosmológica ALBERT EINSTEIN (1879-1955) Espacio-tiempo Tendencia a expandirse Valor que equilibraría la atracción de toda la materia en el universo Existencia de un universo estático Constante Cosmológica 1915

ALEXANDER FRIEDMANN (1888-1925) Parece el mismo desde cualquier dirección UNIVERSO No es estático También sería cierto si se le observara desde cualquier otro lugar 1922 Matemático ruso. Ecuación fundamental que rige la expansión del universo

ARNO PENZIAS Y ROBERT WILSON (1933) (1936) 1969 Radiación debe provenir de más allá del sistema solar, de nuestra galaxia Nuevo observatorio Nacional de Radioastronomía de la radio Físico alemán . Descubrió la radiación cósmica MICROONDAS ondas electromagnéticas de radio situadas entre los rayos infrarrojos (cuya frecuencia es mayor) y las ondas de radio convencionales

GEORGE GAMOW (1904-1968) Físico estadounidense de origen ruso. Desarrolló una teoría sobre la creación de los elementos químicos, basada en la explosión originaria de un átomo primitivo, conocida popularmente como Big Bang. Fue uno de los primeros científicos en contradecir la idea del enfriamiento del Sol, y en cambio, defender su progresivo calentamiento como posible causa de la extinción de la vida terrestre. El universo en sus primeros instantes debería haber sido muy caliente y denso, para acabar blanco incandescente.

BOB DICKE Y JIM PEEBLES (1916-1997) y (1935-) Aun se ve el resplandor de los inicios del universo, porque la luz proveniente de lugares muy distantes estaría alcanzándonos ahora. La expansión del universo implicaría que esta luz debería estar tan tremendamente desplazada hacia el rojo que nos llegaría hoy en día como radiación de microondas. Fue un físico que hizo importantes contribuciones a los campos de la astrofísica , física atómica , cosmología y gravedad. Nacido en Canadá. ha hecho una serie de contribuciones a la moderna cosmología

MODELO DE FRIEDMANN las galaxias se alejan entre sí La situación es similar a un globo con cierto número de puntos dibujados en él, y que se va hinchando uniformemente. Conforme el globo se hincha, la distancia entre cada dos puntos aumenta, a pesar de lo cual no se puede decir que exista un punto que sea el centro de la expansión. La velocidad con la que dos galaxias cualesquiera se separan es proporcional a la distancia entre ellas. El corrimiento hacia el rojo de una galaxia debería ser directamente proporcional a su distancia a nosotros.

HOWARD ROBERTSON Y ARTHUR WALKER Primer tipo de modelo El universo se expande lo suficientemente lento como para que la atracción gravitatoria entre las diferentes galaxias sea capaz de frenar y finalmente detener la expansión. El universo no es infinito en el espacio, aunque tampoco tiene ningún límite.

Segundo tipo de modelo El universo se expande tan rápidamente que la atracción gravitatoria no puede pararlo, aunque sí que lo frena un poco. El espacio es infinito.

Tercer tipo de modelo La velocidad con la que las galaxias se están separando se hace cada vez más pequeña, aunque nunca llega a ser nula. El universo se está expandiendo sólo con la velocidad justa para evitar colapsarse. El espacio es infinito.

Densidad media presente ¿cuál de los modelos de Friedmann describe a nuestro universo? ¿Cesará alguna vez el universo su expansión y empezará a contraerse, o se expandirá por siempre? Ritmo actual Densidad media presente

Ritmo actual Midiendo a través del efecto Doppler las velocidades a las que las otras galaxias se alejan de nosotros. Así, todo lo que sabemos es que el universo se expande entre un cinco y un diez por 100 cada mil millones de años.

Densidad media presente Si sumamos las masas de odas las estrellas, que podemos ver tanto en nuestra galaxia como en las otras galaxias, el total es menos de la centésima parte de la cantidad necesaria para detener la expansión del universo, incluso considerando la estimación más baja del ritmo de expansión. Cuando sumamos toda la materia oscura del universo, obtenemos tan sólo la décima parte, aproximadamente, de la cantidad requerida para detener la expansión. Materia oscura material no luminoso que no se puede detectar directamente observando la radiación electromagnética en cualquier rango, sino que su existencia, distribuida por todo el Universo, es sugerida por ciertas consideraciones teóricas.

BIG BANG Todas las soluciones de Friedmann comparten el hecho de que en algún tiempo pasado (entre diez y veinte mil millones de años) la distancia entre galaxias vecinas debe haber sido cero.

Big bang Teoría del estado estacionario Antes Teorema de Penrose Modelos del universo aproximadamente como los de Friedmann Teoría del estado estacionario Antes Big bang En contradicción Demostrado por Estudio sobre fuentes de ondas de radio en el espacio. Teorema de Penrose

HERMANN BONDI, THOMAS GOLD Y FRED HOYLE Desarrollan en 1948 la teoría del estado estacionario: La disminución de la densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación continua de materia. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio.

MARTÍN RYLE (1918-1984) En Cambridge, realizó un estudio sobre fuentes de ondas de radio en el espacio exterior. Demostró que la mayoría de estas fuentes de radio deben residir fuera de nuestra galaxia y, también, que había muchas más fuentes débiles que intensas.

EVGENII LIFSHITZ E ISAAC KHALATNIKOV En los modelos de Friedmann, todas las galaxias se están alejando directamente unas de otras, de tal modo que no es sorprendente que en algún tiempo pasado estuvieran todas juntas en el mismo lugar. Demostraron que el universo podría haber tenido una singularidad, un big bang, si la teoría de la relatividad general era correcta.

Físico matemático nacido en Inglaterra ROGER PENROSE (1931-) Uno de los físicos más importante que ha trabajado en Relatividad General desde Einstein. Demostró que una estrella que se colapsa bajo su propia gravedad está atrapada en una región cuya superficie se reduce con el tiempo a tamaño cero. Se obtiene una singularidad contenida dentro de una región del espacio-tiempo llamada agujero negro. Físico matemático nacido en Inglaterra