Año Internacional de la AstronomíaCIDA8 de octubre 2009

Héctor Ragorago@ula.ve

LOS CUERPOS DEL DELITOLOS CUERPOS DEL DELITO

El Universo está compuesto en un 4% de materia ordinaria un 23% de materia oscura, y un 73% de energía oscura

El Universo se expande a una tasa cada vez mayor: la expansión es acelerada

Estos son los “hechos”

It is also a good rule not to put overmuch confidence in the observational results that are put forward until they are confirmed by theory.

If the facts don't fit the theory, change the facts.

¿ ?

Los “datos” suelen modelo-dependientesNo hay datos desnudos

La Parábola de la Elipse

La Parábola del UniversoR(t)

z

H =R/R €

materia

fotones

neutrinos

bariones

º

qo

to

k

T(t)

X

Para construir modelos necesitamos “datos” observacionales

Si, pero para interpretar los datos, necesitamos Modelos, Teorías!!

La historia de la ciencia demuestra que la naturaleza “se deja”, para gloria del ingenio humano…

El Hubble

El Chandra

WMAP

GTC

CCD

SNAPPLANCKSUPERKAMIOKANDESDSS…

PODER DE CÓMPUTO Y MANEJO DE DATOS

“Cosmology” en google: >6.000.000

En 1917: sólo un artículo el área

La Teoría

EinstiR

elat

ivid

ad G

ener

al

Mod

elo

Es t

ánda

r

Comprensión del mundo físico

€

Einstein, 1916La mejor teoría de Gravitación disponibleCorroborada por observaciones

Varios, siglo XXFísica cuántica, teoría cuántica de campos…La mejor teoría del mundo subatómico disponibleCorroborada por observaciones en aceleradores

LOS “HECHO

S”

LA RECETA DE LA CONCORDANCIA:

El espacio es euclídeoLa materia ordinaria es un 4%La materia es un 23%La tasa de expansión es

€

H0 = 74 ± 2Km.seg−1

Mpc

La edad es

€

t0 =13,7 ×109años

Un 73% se asocia con una “energía oscura”

La expansión es acelerada desde hace 5 millardos de años

Qué? Cuál?

Cómo? Por Qué? Dónde?

Las EcuacionesSi las ecuaciones se niegan a decirlo, yo me niego a afirmarlo

J. Peebles

Simetrías: homogeneidad e isotropía

Geometría R(t) y k = 1, 0, -1

€

Gμν = 8πGc 2 Tμν

GEOMETRÍA EXPANSIÓN MATERIA

k = 1

R(t)

k = -1

k = 0

€

→ Ω=crit

€

R•

R≡ H 2 =

8πG

3ρTotal −

k

R2

a∝−(ρTotal + 3pTotal )

€

Ωi ≡ρ i

3H 2

8πG

ρ crit =3H 2

8πG ≈10−29 gr

cm 3

€

Total = ρmateria + ρ fotones + ρ neutrinos + ρX

Las EcuacionesSi las ecuaciones se niegan a decirlo, yo me niego a afirmarlo

J. Peebles

€

k

H 2R2= Ωmateria + Ω fotones + Ωneutrinos + ΩX( ) −1

Y las observaciones??

LAS OBSERVACIONES

Fritz Zwicky

€

Energía cinética = 12 Energía potencial

1

2v 2 ∝

GM

r v ∝

1

r

Masa Luminosa Masa gravitacional

Observación de galaxiasY cúmulos de galaxias

€

k

H 2R2= Ωmateria + Ω fotones + Ωneutrinos + ΩX( ) −1

La Parábola de Las VegasLa Parábola de la India

€

hindues > ρ veguenses

Lentes Gravitacionales

El enfoque gravitacional de la luz permite determinar la masa de la galaxia o cúmulo “lente”

€

ΩMateria ≅ 13

Anillo de materia oscura

Galaxias enanas en PerseoTHE, 2009

Distribución de la materia oscura en la Vía Láctea

LAS OBSERVACIONES

Masa de Cúmulos

de galaxias

€

Ecinética = 12 E potencial Temperatura de R-X

+ teorema virial

Lentes gravitacionales

€

ΩMateria ≅ 13

Nucleosíntesis primordial BBN

HelioDeuterioHelio 3LitioBerilio €

€

T ≈1010 _109 0K

€

⇒ ΩBariones ≈ 0,04Materia Oscura

€

ΩMat Oscura ≈ 26%

€

ΩMateria ≅ 13 !!?

Órbita anómala de Urano

Materia “oscura”: NeptunoLeverrier 1846

Nueva Física: Relatividad GeneralEinstein 1915

Órbita anómala de Mercurio

Vulcano, asteroides…

€

1r 2

€

1r 2,000003

o

Newton o Newcomb ?

€

Gμν = 8πGc 2 Tμν

de Newton

La Parábola de Urano La Parábola de Mercurio

€

1r 2

?

¿materia oscura o física oscura?

MACHO’sWIMPSNeutralinosAxionesMiniagujeros negros pre BBNNeutrinos…..

MOND (Milgrom) 1983

€

F ∝1

r2 a ≤ a0 F ∝

1

r a ≥ a0

TeVeS, Bekenstein, 2004

¿materia oscura fría o caliente?R: fría

Modelos de formación de estructuras

Sabemos que gravitacionalmente es “normal”

Conocemos cada vez mejor su distribución

CDM

€

Ω fotones ≈10−5

€

Ωneutrinos ≈ 0,006

€

k

H 2R2=1− ΩBariones + ΩM .O + Ω fotones + Ωneutrinos( )

LAS OBSERVACIONES

Kamiokande

€

ΩBariones + ΩM .O. ≈ 0,3

1992

LAS OBSERVACIONES

20032008

k = 0Espacio eseuclidiano

€

ΩX ΩΛ

¿ ?

“el mayor error de su vida”A. E. 1917

€

ΛInflación

€

0 =1− ΩBariones + ΩM .O + Ω fotones + Ωneutrinos( )

€

Gμν = 8πGc 2 Tμν

€

Gμν = 8πGc 2 Tμν + Λgμν

€

∇2φ = 4πGρ + Λ

€

F ∝− 1r2 + Λr

€

Λ

€

vac , pvac

€

pvac = −ρ vac

€

R••

R= −

4πG

3(ρTotal + 3pTotal )

€

q0 =ΩM

2− Ωvac = −

1

2

Aceleración!!

La Parábola de la Constante Cosmológica

€

Λ

LAS OBSERVACIONES

€

H0dL = z +1

2(1−q0)z2 + ...

€

1091 grcm 3

Riess et al HZST y Perlmuter et al. SCP 1998

Supernovas Ia

LAS OBSERVACIONES

€

Emin =hω

2Campos:

€

ΔE × Δt ≈ hEfecto CasimirCorrimiento Lamb…..

€

vacfotones =

ω4

8π 2=1091 gr

cm 3 ρ vac ≈10−29 grcm 3

120 órdenes de magnitud de error!!

La Parábola de la energía del vacío

Energía Oscura o Física Oscura?

Quintaesencia

€

p =ωρ ω ∈ −1,− 13[ ]

Supercuerdas…

Gravedad modificada

€

S ∝ f (R)

Dimensiones extras y branas inconsistencias

Campo escalar

Gravedad cuántica

Constante cosmológica

K-esencia

Consecuencias en la evolución del Universo

€

R ≈ eat De Sitter

FLAT-LAMBDA-COLD DARK MATTER

Materia oscura y energía oscura son nombres de la ignorancias

Los “hechos” son vigorosos: entrecruce de métodos diferentes

Nos habla de una física más allá de los modelos estándar

Energía oscura es la más intrigante y urgente crisis del área

El éxito de la concordancia avala el matrimonio teoría-observaciónes

Pero… nos devuelve la humildad perdida