El Universo segun los astronomos
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n Los universos de Tolomeo y Copérnico n Las herramientas del astrónomo n Observaciones en las que los astrónomos basan su modelo de Universo n El universo de los astrónomos n Resumen - Conclusiones Tolomeo (Alejandría, 90 -168 AD). La tierra en el centro del universo Copérnico (Polonia, 1473 – 1543 AD) El sol en el centro del universo Debate entre Shapley y Curtis, 1920 Estamos en una galaxia, muy lejos del centro. Sol El análisis cuidadoso de la luz que viene de los planetas, estrella, galaxias, ... proporciona → temperaturas → composición química → distancia → edad de los objetos → etc. Suposición básica: la física y la quimica que funciona en los laboratorios terrestres es tambien válida en el resto del Universo. La luz blanca esta compuesta de luces de muchos colores que pueden ser separados usando elementos ópticos adecuados (por ejemplo, un prisma). La luz tiene muchos mas colores que los que nuestros ojos son capaces de apreciar. • Mas azules: ultravioleta, rayos X, ... • Mas rojos: Infra-Rojo, Micro-ondas, .. Las combinacion de colores que forma la luz de una estrella (el espectro) depende de su temperatura. Esta propiedad permite determinar temperaturas. azul ----> caliente rojo ----> fría → mas fría que el sol → el sol → mas caliente que el sol Medida de la composición química Medida de la velocidad de una estrella desplamiento al azul, cuando el objeto se acerca espectro original desplamiento al rojo, cuando el objeto se aleja Medida de la distancia de un objeto La cantidad de luz que recibimos de una fuente depende de la distancia. Recibimos mas luz cuanto mas cerca. Si sabemos la luz emitida sabemos la distancia. Medida de la distancia a una galaxia usando supernovas 1011 estrellas forman la galaxia Una estrella NGC 4526 con supernova Distante implica viejo La luz tarda un tiempo en llegar a nosotros. Cuanto mas lejano es el objeto del que proviene mas antiguo es este Determinacion de la edad Estrellas funcionan transformando H → He → C, O, N → .... → Fe Cuanto menos Fe mas vieja es una estrella telescopios espaciales radiotelescopios telescopios ópticos grandes y pequeños Gran Telescopio Canarias Leyes físicas son leyes locales, por ejemplo, la ley de Newton r d X M = −G 2 2 dt r 2 Aunque sean en apariencia sencillas, dan lugar a comportamientos complicados imposibles de predecir de antemano. Los ordenadores permiten resolver estas equaciones aproximadamente y en casos particulares Simulacion de gravedad con 4 cuerpos Película con simulación de N cuerpos Transformar una esfera en un plano El universo en distintos colores Distancia Expansión del Universo (ley de Hubble)) Velocidad distancia = velocidad x tiempo el tiempo es igual para todas y vale unos 15 000 M años n hace 15 000 M años todo estaba junto. n en esa época el universo era muy uniforme (no había ni galaxias, ni estrellas, ni planetas ...) n en esa época todo estaba caliente, n el universo se ha expandido, enfriando la radiación de fondo, que ahora vemos en microondas, n a la vez que se expande, la gravedad ha hecho colapsar a masas de distintos tamaños ← Fondo cósmico de micro-ondas Tiempo ← Primeras estrellas, hace 12000 M años ← Primeras galáxias, ? ← Época actual Evolucion de estructuras en el Universo desde 50 M años hasta casi el momento presente (12 000 M años) Colapso de un halo de materia oscura Problema 1: en 15 0000 M años, con la cantidad de materia que vemos a nuestro alrededor, la gravedad no es suficientemente intensa como para formar las galaxias. Dentro de este esquema, para explicar la existencia de galaxias se necesita, • Algo que cree gravedad • Algo que no interaccione con la materia ordinaria (salvo gravitatoriamente). Materia Oscura (no bariónica). 5 gramos de Materia Oscura / gramo de materia normal Distancia Problema 2: Las galaxias mas lejanas se alejan de nosotros con menor velocidad de la que cabría esperar de la velocidad que se deduce de las mas cercanas. Velocidad Problema 2: Las galaxias mas lejanas se alejan de nosotros con menor velocidad de la que cabría esperar de la velocidad que se deduce de las mas cercanas. Dentro de este esquema, se necesita, • una forma de gravedad repulsiva, • que crezca con el tiempo, como crece el vacío entre galaxias, • que sea despreciable a todas las escalas salvo las cosmológicas Energía Oscura ... o energía del vacío, o constante cosmológica, o quita esencia, o .... conocida n Lo que creemos saber se basa en la aplicación a objetos astronómicos de la física y la química que funciona en la tierra. n El universo evoluciona con el tiempo. n Hace 15 000 M de años, todo estaba junto y era muy caliente. No habia galaxias, ni estrellas, ni ... BIG BANG n El sol y la tierra se formaron hace 5 000 M años. Son la tercera generación de estrellas. 1/3 edad del universo n Nuestra galaxia pertenece a la primera generacion. n Sin embargo no todo encaja: se necesita materia oscura y energía del vacío. Sólo el 5% del universo estaría formado por materia ordinaria. Flammarion woodcut Cúmulo de galaxias Abel 1689
