Héctor Rago rago@ula.veCentro de Astrofísica TeóricaUniversidad de Los Andes

LOS DILEMAS DE LA COSMOLOGÍA:

n preguntas y m respuestas

sobre el universo, con n > m

¿De dónde salió todo?

¿De qué esta hecho el universo?

¿Tuvo un comienzoo es eterno?

¿Es infinito?

¿Tendrá un final?¿Es posible que la ciencia logre abordarlo y explicarlo?

¿Y nosotros qué hacemos aquí?

¿Nuestro papel es relevanteo accidental y episódico?

¿Por qué podemos hacernos estas preguntas?

¿Por qué precisamente ahora?

¿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?

VARIAS ESCALAS DEL UNIVERSO

“Con la vara que midas, serás medido”La Biblia

“El Hombre es la medida de todas las cosas”Protágoras

10 1010 1010 10 10 10 10-16 -8 O-5 2 7 16 23 28 cm.

ESCALA DE TIEMPOS

seg

10 1010 1010 10 10 10 10-20 -15 O-1 4 7 9 17 17

partí

cula

s

luz

reac

ción

segu

ndo

CP año

Hom

bre

Tier

ra

univ

erso

seg4X

ESCALA DE TEMPERATURAS

°K

10 103 10 10 102 3 8 9 14

Uni

vers

o ac

tual

Mér

ida

Sol Cen

tros

este

lare

s

Uni

vers

o a

10 se

g.

acel

erad

ores

°K3X 6 X

• 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?

Agujeros Negros

Régimen cuántico

protón

átomoADN

mosca

persona

edificio

Tierra

Sol

Galaxia

Universo

visible

Estrella

neutrónica

1

30

110

10

10-10 20

1050

cm

gr

10

10

10

10

10

-20

10 3010

-30

¿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

Hoy• 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

La Realidad Física según la Física

¿ Es simple el universo ??

SIMPLE COMPLEJO

•electrón•átomo•estrella•universo•leyes básicas

•molécula•gallina•turbulencia•clima•galaxias•realidad

RELA

TIV

IDA

D

GEN

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AL

TEO

RÍA

C

UÁ

NTIC

A

NUEVA COSMOLOGÍA

COMPRENSIÓN DEL UNIVERSO

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

MODELOMODELO

Pero:

LA MEGATORTA DEL UNIVERSO

Elementos pesados0,1%

Energía del vacío65%

Materia oscura fría30%

Bariones oscuros5%

Bariones luminosos0,5%

• 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

LOS CUERPOS DEL DELITO

• 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

•

PARÁMETROS DEL UNIVERSO

)5,024,0(3,07,0 lumoscuramatvac

• 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?

MÁS DILEMAS

• ¿Continuará la expansión?

FAQ

•¿ 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?

Referencias

http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm

http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/cos_home.html

http://map.gsfc.nasa.gov/m_uni.html

http://www.saber.ula.ve