COSMOLOGA: ORIGEN Y EVOLUCINDEL UNIVERSO

ALEJANDRO OSCOZ

ORIGEN DEL UNIVERSO: BIG BANG, INFLACIN Y CMB

DENSIDAD DEL UNIVERSO

EDAD DEL UNIVERSO

PROPIEDADES GLOBALES DEL UNIVERSO

AGUJEROS NEGROS DE ORIGEN ESTELAR

NCLEOS ACTIVOS DE GALAXIAS

ESTALLIDOS DE RAYOS GAMMA

LENTES GRAVITATORIAS

BIG BANG: UN GRAN INICIO

CMB: RADIACIN CSMICA DE MICRONDASDetectada en 1964 a 2.7 K75% H, 25% He En estrellas viejas H uniforme

Problema: galaxias en universo uniforme?Solucin: universo un poco grumoso

Cmulos y supercmulos Variaciones temperatura Variaciones densidad COSMOSOMAS

FUNDAMENTOS DEL BIG BANG

ABUNDANCIA DE ELEMENTOS LIGEROS

RADIACIN DE FONDO DE MICROONDAS

EXPANSIN DEL UNIVERSO

DENSIDAD DEL UNIVERSO

0: densidad actual / valor crtico dinmica y composicin

Valor crtico: 1 tomo de hidrgeno por m3

Problema:inflacin predice 0 = 1 (universo plano)

Problema: galaxias = 1/50 de densidad crtica

Primera solucin: materia oscura!

Solucin: materia oscura = 90% de su masa

Problema: cmulos necesitan 10 veces ms masa

Solucin: gas intergalctico caliente (emite rayos X)

MUESTRAMTODO ESCALA mVecindadSolarM/LPocos kpc

0.01GalaxiasM/L100 kpc

0.1GrupoLocalPrincipio demnima accin 1 Mpc

0.15CmulosM/LPocos Mpc

0.2CmulosM/L (rayos X)Pocos Mpc

0.2CmulosFraccin barinica Pocos Mpc0.3-0.5CmulosMorfologaPocos Mpc> 0.3GalaxiasTeorema delvirial1-300 Mpc0.2-0.4GalaxiasVelocidadespeculiares100 Mpc> 0.3

Problema: slo encontramos 0 = 0.3

Solucin: constante cosmolgica? ()

es la energa asociada al vaco: m + = 1

EDAD DEL UNIVERSO

Sistema Solar: 4.8 109 aos (meteoritos y rocas lunares)

Va Lctea: 6 - 14 109 aos (T en enanas blancas)

Va Lctea: 13 - 18 109 aos (cmulos globulares)

Universo?

H0 = 40 - 100 km s-1 Mpc-1

= 10 - 20 109 aos

Parmetro de Hubble

REDSHIFT+

DISTANCIAS

1. CANDELAS ESTELARES

Paralaje Cefeidas: variaciones en brillo distancia

Hubble: nebulosas son galaxias exterioresDesde tierra: 2 - 3 Mpc (12 galaxias) H0 = 50- 90HST: > 20 Mpc (M96 y M100) H0 = 69 - 80

Virgo80 17Coma va Virgo77

16Fornax72

18Local75

8

REDSHIFT+

DISTANCIAS

1. CANDELAS ESTELARES

Paralaje Cefeidas: variaciones en brillo distancia

Hubble: nebulosas son galaxias exterioresDesde tierra: 2 - 3 Mpc (12 galaxias) H0 = 50- 90HST: > 20 Mpc (M96 y M100) H0 = 69 - 80

2. PRINCIPIOS FSICOS

Supernovas de tipo Ia: luminosidad uniforme?

Supernovas de tipo II: envolturas en expansin H0 = 75

- Relaciones de crecimiento (brillo y temperatura)

- Observadas en galaxias distantes

Constante de Hubble+

Modelo de evolucin dinmica del universo+

Contenido de materia del universo

Modelo estndar: alta densidad edad corta

Problema: estrellas ms viejas que universo

Solucin 1: constante cosmolgica + universo plano ms viejo

Solucin 2: Hipparcos revisa la edad de las estrellas ms viejas

AGUJEROS NEGROS DE ORIGEN ESTELAR

Estrellas: equilibrio gravedad y radiacin

Masa del ncleo > 3 veces la del Sol Agujero negro

Problema: no se pueden detectar AN aislados

Solucin: en zonas con mucho gas forman discos y emiten

Problema: y si no hay mucho gas?

Solucin: sistemas binarios (mejor si la estrella es pequea)

EMISINEN RADIOPROPIEDADES DE LAS LNEAS DE EMISIN EN EL VISIBLEPocaTipo 2(estrechas)Seyfert 2Tipo 1(anchas)Seyfert 1QSOTipo 0(extraas) Mucha FRINLRG: FRIIBLRGSSRQFSRQ BL LacsBlzares: FSRQ

NCLEOS ACTIVOS DE GALAXIAS

Fenmenos muy energticos en ncleos de galaxias

Procesos no estelares (generalmente en el visible

Fuerte emisin en rayos gamma

1. CUSARES

- 100 veces ms luz que una galaxia en menos espacio - Pequeas dimensiones y forma estelar - Movimientos internos de miles de km/s - Emisin muy variable, de das a aos

Problema: cusares asociados a todo tipo de galaxias

Solucin: agujeros negros dentro de cusares

Problema: cusares vinculados a galaxias pequeas

- AN en todas las galaxias pero con poca actividad- AN en pequea fraccin de galaxias- Energa: evolucin de remanentes de SN- Energa: cmulos de estrellas supermasivas

Cusares a alto redshift Universo temprano

2. GALAXIAS SEYFERT

- Ncleo < 100 pc; masa muy alta- Cusares de baja potencia

3. BLZARES

- Vara la luminosidad en das: encender o apagar 10 galaxias- Cambio de color: ms azul ms brillante- Emisin en rayos gamma- Expansin superlumnica

Problema: por qu se comportan as?Solucin: unin tipos 0/1/2 mismos objetos - distintos ngulos

- Dos chorros relativistas desde el AN, uno de frente- ~ c: amplificacin relativista luminosidad x 100

ESTALLIDOS DE RAYOS GAMMA

Hipernova: resto de GRB explosin ms fuerte del universoFalta de contrapartida ptica distancia? Lejos de la Va Lctea

Formacin de AN: ~99% neutrinos, ~1% EC, resto luz visible

GRB: en 100 s como Va Lctea en 100 aos (si es en todas direcciones)

Opciones: creacin de AN, fusin de 2 ANs o 2 ENs

LENTES GRAVITATORIAS

Espejismos gravitatorios: imgenes iguales de un objeto

Distintos caminos de cada rayo retraso constante de Hubble

Efecto dbil: cantidad de materia del universo