La radiación cósmica de fondo
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La radiación cósmica de fondo Sergio Torres Arzayús 1 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Albert Einstein (1879-1955) 2 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Actores del drama (1915 - 1930) Einstein y de Sitter en 1932 discutiendo el modelo cosmológico de de Sitter en el Instituto Tecnológico de California El sacerdote Belga Georges Lemaitre El astrónomo Holandés Willem de Sitter (1898) El matemático y meteorólogo ruso Alexandre Friedmann ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús (1922) 3 Composición química de las estrellas Hidrógeno (75%) deuterio Helio (25%) Litio ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Eratosthenes Datos George Gamow Nace: March 4, 1904 Odessa (now Ukraine) Muere: Aug 19, 1968 Boulder, Colorado Residencia: Bethesda, y luego Boulder Intereses: física nuclear y el universo Amigos Ernest Rutherford Send George a message Perfil - Desarrollé la teoría “big bang” del origen del universo - Desarrollé una teoría del núcleo atómico - Desarrollé la teoría de radioactividad “alfa” - Desarrollé una teoría de síntesis de proteínas a partir del ADN - Escribí 16 libros de divulgación científica - Escribí 9 libros científicos - Hice muchas bromas a mis colegas Premios que no obtuve Niels Bohr Alexander Friedman (mi profesor en Leningrado) 5 - El Nobel ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Fotos de la boda Gamow oficia el matrimonio entre la física nuclear y la cosmología (1948) La boda fue muy productiva -- el big bang comenzó a tomarse en6 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús La propuesta de Gamow, Alpher, y Herman Robert Herman (izq.) Ralph A. Alpher (der.) George Gamow (centro) Universo en el pasado: sopa de partículas caliente y densa tiempo 7 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús A un tiempo t = 380,000 años el universo primigenio pasó de ser un plasma opaco….. ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 8 …..a un medio donde la luz se propaga libremente comienza el proceso de condensación de materia (inestabilidad gravitacional) ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 9 Descubrimiento de la Radiación Cósmica de Fondo (RCF) Penzias y Wilson 1965 “Medición del exceso de temperatura de antena a 4080 MHz” Premio Nobel 1978 10 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Espectro Espectro de la radiación de fondo (1971) 11 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 3. Meta-estructuras de galaxias Mapa 2dF: 63 000 galaxias Profundidad 3 000 millones añosluz ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 12 Mapa SDSS Mapa SDSS 930 000 galaxias Profundidad 2 000 millones añosluz ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 13 Satélite COBE -- Explorador del fondo cósmico 14 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús T = 2.725 ± 0.001 K = -270.425 °C1 milésimas de grado !!! δT = Desviaciones de la curva de Plank < 0.005% 15 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Radiómetro a bordo del COBE Frecuencias: 31,5 GHz (9,5 mm) 53 (5,7) 90 (3,3) Antenas cónicas (diferenciales) a bordo de COBE para captar la RCF 17 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Mapa COBE de la RCF Resolución: 10° δT ~ 30 μK ∆T/T = 10-5 @ 10°: δT ~ 30 μK: ∆T/T = 10-5 18 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Componentes de velocidad observadas en el dipolo 19 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Proyecto GEM del Observatorio Astronómico Nacional en Villa de Leyva Colombia 20 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 21 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Sonda espacial Wilkinson (WMAP) 22 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Mapa de la RCF obtenido por WMAP δT = 32 μK 23 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Van Gogh Radiación cósmica de fondo observada por WMAP - polarización 24 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Predicción de anisotropías por Andrei Sakharov 1965 Las mediciones del espectro angular de potencia determina los parámetros del modelo cosmológico: • h = expansión • n = escala de fluctuaciones primordiales •Ωb = densidad de materia • ΩC = densidad de materia oscura • ΩΛ = energía oscura • Ωtot = Ωb + Ωc + ΩΛ = energía total Física detrás de los picos acústicos Posición = curvatura (escala preferida) Ωm = amplitud primer pico Ωb = Aumenta los picos armónicos impares (relativo a los pares) Ωc = disminuye todos los picos Fuente: Ned Wright: http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm (igual) ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 25 Espectro angular de potencias observado por WMAP Pico a 0.6° corresponde a 480 Mly hoy (en distribución de galaxia) Indica tamaño del universo a la época de desacople = distancia que una onda acústica se puede propagar desde el final de la inflación al desacople Barion Acustic Oscilation (BAO) La escala de 480 Mly (hoy) también se observa (2005) en la distribución de galaxias (3D): - Sloan Digital Sky Survey -2-Degree Field Galaxy Redshift Survey Pico a l= 480 Mly en la grafica de función de correlación vs. Separación comoviente 26 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús Parámetros cosmológicos Densidad bariónica: • Abundancia deuterio: 4.0 ± 0.2 x 10-31 g/cm3 • RCF: 4.2 ± 0.1 x 10-31 g/cm3 Los 6 parámetros son: Ωbh2 = 0.02267 ± 0.00059 Ωch2 = 0.1131 ± 0.0034 ΩΛh2 = 0.726 ± 0.015 ns = 0.960 ± 0.013 τ = 0.084 ± 0.016 ∆R2 = (2.445 ± 0.096)x 10-9 (k = 0.002 Mpc-1) ¿De qué está hecho el universo? Parámetros Derivados σ8 = 0.812 ± 0.026 H0 = 70.5 ± 1.3 km s-1 Mpc-1 Ωb = 0.0456 ± 0.0015 Ωc = 0.228 ± 0.013 Ωmh2 = 0.1358 ± 0.0037 zreion = 10.9 ± 1.4 t0 = 13.72 ± 0.12 Gyr (tensor/scalar) r < 0.22 -0.14 < (1 + w) < 0.12 -0.0179 < Ωk < 0.0081 Σmν < 0.67 eV Neff = 4.4 ± 1.5 (stand. 3.04) ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 27 Primeras observaciones de Plank El cielo en la parte visible del espectro (banda ecuatorial es la galaxia) Banda de colores es la primera senal de Plank 28 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús 29 ©2009. Derechos reservados. Sergio Torres Arzayús
