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Einstein y la Relatividad General
• La atracción gravitacional es la manifestación
de la curvatura del espacio-tiempo.
• La curvatura del espacio-tiempo es producida
por la presencia de materia y energía.
Ecuaciones de la geometría del espacio-tiempo
(1915)
Rmn -½gmn R =
Albert Einstein
1879-1955
Predicciones:
Curvatura del
espacio-tiempo
Tmn
Densidad de
Materia y Energía
√ Deflexión de la luz cerca del Sol
√ Corrimiento de la órbita de Mercurio
? Agujeros Negros (!)
? Expansión del Universo (!)
? Efecto de la gravedad sobre el tiempo (!)
Observación de Galileo
La gravedad actúa sobre todos los cuerpos de manera tal que la masa
de estos no importa: una pelota de tenis y una bala de cañón lanzados
al aire se mueven casi* igual
Newton:
G Mm
=ma
2
r
(* la diferencia se debe al roce con el aire)
Observación de Einstein
Lo anterior es como lo que sucede con una partícula libre
pero que solo puede desplazarse pegada a una superficie
curva: la trayectoria no es rectilínea, pero la forma de la
trayectoria no depende de la masa de la partícula.
Esto conduce a que se puede entender la atracción gravitatoria
como efecto de la curvatura del espacio.
Agujeros Negros
• Primera solución exacta no trivial de las
Ecuaciones de Einstein (1916)
[Einstein: “curiosidad matemática”]
Karl Schwarzschild
1873-1916
Resultado del colapso estelar si M>3Ms
(1939)
Objeto colapsado
Robert Oppenheimer
1904-1967
• La solución de Schwarzschild es estable y
debe corresponder a un objeto físico real
“Black Hole” (1968)
• Pérdida de información:
“Los agujeros negros no tienen pelo” (1969)
John A. Wheeler
1911-
M
Q
J
Sagittarius A*
2.600.000 MS
Otras Predicciones…
Cosmología
Einstein, al igual que muchos, creía que el universo era estático y eterno.
Cuando descubrió que sus ecuaciones admitían una solución que describía un
universo que se expande y finalmente se contrae, creyó que debía modificar
las ecuaciones para evitar la presencia de esa solución.
El meteorólogo ruso A. A. Friedmann demostró
que la expansión del universo es inevitable en la
teoría de Einstein (1922).
Universo de Friedmann
Big Bang
Big Crunch
Aleksandr A. Friedmann
1888-1925
La solución de Friedmann fue respaldada por el
descubrimiento de E.Hubble de que las galaxias se
están alejando unas de otras (1929).
Esta observación definitivamente descartó la idea de un
universo estático, como pensaba Einstein.
En 1933, el abate belga Georges Lemaitre demostró que
el Universo de Friedmann debió haber tenido una gran
explosión inicial (y tal vez final).
Este es básicamente el modelo del
Big-Bang, actualmente el más
aceptado.
Edwin P. Hubble
1889-1953
Esta idea se mantuvo por mucho tiempo
como una conjetura imposible de comprobar
experimentalmente, hasta que en 1965 …
Georges Lemaitre
1894-1966
Los físicos norteamericanos Arno
Penzias y Robert Wilson encontraron
una radiación de microondas de 2.7K,
de origen extra terrestre cuando
trataban de poner a punto una antena
de microondas.
Habían descubierto sin proponérselo la
huella del calor provocado por el BigBang en forma de radiación
proveniente del espacio exterior.
COBE
R. Wilson y A. Penzias
19361933Esta observación fue confirmada por
el satélite COBE, que muestra la
distribución de temperatura del
universo antes de la formación de
estructuras [estrellas, galaxias, etc.]
(1992 ).
Confirmación definitiva del
modelo de Big-Bang