domingo, 6 de noviembre de 2011

Cosmología - aporte de Bernal Méndez

Cosmología

Definición de cosmología
Cosmología del griego cosmología, compuesto por cosmos que significa orden y seguido de logos cuyo significado es tratado o estudio.  Básicamente se trata del estudio del Universo en su conjunto, en el que se incluyen teorías sobre su origen, su evolución, su estructura a gran escala y su futuro.  Aunque la palabra cosmología fue utilizada por primera vez en el año de 1730 en el Cosmologia Generalis de Christian Wolff), el estudio científico del Universo tiene una larga historia involucrando a la física, la astronomía, la filosofía, el esoterismo y a la religión.  Los físicos, matemáticos y astrónomos que se dedican a interpretar todos los fenómenos observados y explican su origen y evolución son los cosmólogos. Para analizar las propiedades del universo en su conjunto se realizan esquemas hipotéticos de cómo sería el universo bajo ciertas condiciones llamadas modelos cosmológicos; si esos modelos son válidos podrán identificarse a través de los datos observacionales.
La cosmología en la historia de la humanidad se sitúa principalmente en tres partes: la antigua, la moderna y la cosmología física, la cual corresponde a nuestros días.

Cosmología antigua.

Los astrónomos griegos uno de los primeros pueblos antiguos que se interesaron en el estudio del universo.  También fueron los primeros en tratar de medir con métodos prácticos las dimensiones del mundo en que vivían, sin basarse en especulaciones o mitos. Así, por ejemplo, Aristarco de Samos que sostuvo la doctrina heliocéntrica, intentó determinar la distancia entre la Tierra y el Sol.  Esta medición aunque inexacta  subsistió hasta tiempos de Copérnico.

En la figura  se muestra el Método de Aristarco para medir la razón de las distancias Tierra-Luna a Tierra-Sol. Esta razón es proporcional al ángulo .


Otros de los aportes realizados son los otros encargados de la filosofía antigua  griega como son los casos de:

Platón (427-347 a.C.) el cual describió su visión de la creación cósmica. Basandose en creencia de la primacía de las Ideas. El Universo así creado debía ser esférico y los astros moverse circularmente, porque la esfera es el cuerpo más perfecto y perfecto es el movimiento circular.
Aristóteles (384-322 a.C)  Declaró explícitamente que la Tierra es esférica y que se encuentra inmóvil en el centro del Universo, siendo el cielo, con todos sus astros, el que gira alrededor de ella.  Postuló una diferencia fundamental entre los cuerpos terrestres y los celestes. Los cuerpos terrestres estaban formados por los cuatro elementos fundamentales y éstos poseían movimientos naturales propios: la tierra y el agua hacia el centro de la Tierra, el aire y el fuego en sentido contrario. En cuanto a los cuerpos celestes, estaban formados por una quinta sustancia, incorruptible e inmutable, cuyo movimiento natural era el circular. Aristóteles asignó al Sol, a la Luna y a los planetas respectivas esferas rotantes sobre las que estaban afianzadas. Las estrellas, a su vez, se encontraban fijas sobre una esfera que giraba alrededor de la Tierra y correspondía a la frontera del Universo. Aristóteles explicó que, más allá, nada existía, pero que esa nada no equivalía a un vacío en extensión; todo para decir que el Universo "realmente" se terminaba en la esfera celeste.

Otras culturas también dieron su aporte como por ejemplo:
Babilonia
Para los babilonios se trataba de una influencia religiosa, y de fenómenos naturales que fueron extrapolados a dimensiones fabulosas, en donde el mundo era una especie de bolsa llena de aire, cuyo piso era la Tierra y el techo la bóveda celeste. Arriba y abajo se encontraban las aguas primordiales, que a veces se filtraban, produciendo la lluvia y los ríos.

Egipcia
La cosmología egipcia se orientaba también a sus dioses. Para los egipcios, Atum, el dios Sol, engendró a Chu y Tefnut, el aire y la humedad, y éstos engendraron a Nut y Geb, el cielo y la Tierra, quienes a su vez engendraron los demás dioses del panteón egipcio. En el principio, el cielo y la Tierra estaban unidos, pero Chu, el aire, los separó, formando así el mundo habitable.  Esto se representa mediante la siguiente imagen.

La cultura maya
Mencionemos también la cultura maya, realizando observaciones astronómicas de una precisión que apenas se ha podido igualar en nuestro siglo. Los mayas usaban un sistema vigesimal con cero, con el cual realizaban complicados cálculos astronómicos; su calendario era más preciso que el gregoriano usado en la actualidad, y habían medido la precesión del eje de rotación terrestre con un error de sólo 54 días en 25 720 años.

Cosmología moderna

Es la ciencia que estudia la historia y la estructura del Universo en su totalidad. El nacimiento de la cosmología moderna puede situarse en 1700 con la hipótesis que las estrellas de la Vía Láctea (la franja de luz blanca visible en las noches serenas de un extremo a otro de la bóveda celeste), pertenecen a un sistema estelar de forma discoidal, del cual el propio Sol forma parte; y que otros cuerpos nebulosos visibles con el telescopio son sistemas estelares similares a la Vía Láctea, pero muy lejanos. Estas consideraciones, desarrolladas por los científicos del siglo XVIII como Thomas Wright de Durham (1711-1786), Johann Lambert (1728-1777) y Emmanuel Kant (1742-1804), junto con las determinaciones de los paralajes estelares, y por lo tanto de las distancias de las estrellas a nosotros, ampliaron enormemente los confines del Universo.  Sir William Herschel (1738-1822) gran astrónomo demostrar, a través de cálculos estelares, que la hipótesis de los cosmólogos más importantes del siglo diecisiete eran correctas.  Bernhard Riemann (1826 -1866). Los trabajos de Riemann generalizaron una noción de espacio que incluyese también la posibilidad de una geometría no euclidiana, de un espacio no plano sino curvo. Seria como generalizar espacios bidimensionales para que no sólo incluyesen el espacio plano de una hoja de papel sino también superficies curvas como la de una pera. Riemann demostró que podía describirse exactamente la curvatura geométrica del espacio no euclidiano con una herramienta matemática denominada tensor de curvatura. Utilizando rayos lumínicos en un espacio tridimensional y midiendo con ellos ángulos y distancias, podemos determinar, en principio, el tensor de curvatura de Riemann en cada punto de ese espacio.



Cosmología física

Es la rama de la astrofísica, que estudia la estructura a gran escala y la dinámica del Universo.  Se refiere al estudio del del origen, la evolución y el destino del universo recurrirendo a los modelos de la física.  Este conocimiento se desarrolló como ciencia durante la primera mitad del siglo XX.  La cosmología física trata de entender las grandes estructuras del universo en el presente (galaxias, agrupaciones galácticas y supercúmulos), utilizar los objetos más distantes y energéticos (quásares, supernovas y GRBs) para entender la evolución del universo y estudiar los fenómenos ocurridos en el universo primigenio cerca de la singularidad inicial (inflación cósmica, nucleosíntesis primordial y Radiación de fondo de microondas).

Esta se debe a los hechos detallados a continuación:

Años
Acontecimientos
1915-16
Se formula la Teoría General de la Relatividad que será la teoría marco de los modelos matemáticos del universo.   Albert Einstein  formula el primer modelo matemático del universo conocido como Universo estático declarando la constante cosmológica y la hipótesis conocida como Principio Cosmológico que establece que el universo es homogéneo e isótropo a gran escala, significando esto que tiene la misma apariencia general observado desde cualquier lugar.
1916-1917
Willem de Sitter formula un modelo estático de universo vacío de materia con la constante cosmológica donde los objetos astronómicos alejados tenían que presentar corrimientos al rojo en sus líneas espectrales.
1920-21
Los astrónomos Heber Curtís y Harlow Shapley establecen la naturaleza extragaláctica de las nebulosas espirales cuando se pensaba que la Vía Láctea constituía todo el universo.
1922-24
El físico Alexander Friedmann publica la primera solución matemática a las ecuaciones de la Relatividad General que representan a un universo en expansión. En un artículo de 1922 publica la solución para un universo finito y en 1924 la de un universo infinito.
1929
Edwin Hubble establece una relación lineal entre la distancia y el corrimiento al rojo de las nebulosas espirales que ya había sido observado por el astrónomo Vesto Slipher en 1909. Esta relación se conocerá como Ley de Hubble.
1930
El sacerdote y astrónomo belga Georges Édouard Lemaître esboza su hipótesis del átomo primitivo donde sugería que el universo había nacido de un solo cuanto de energía.
1931
Milton Humason dio la interpretación de los corrimientos al rojo como efecto Doppler debido a la velocidad de alejamiento de las nebulosas espirales.
1933
Fritz Zwicky publicó un estudio de la distribución de las galaxias sugiriendo que estaban permanente ligadas por su mutua atracción gravitacional. Zwicky señaló sin embargo que no bastaba la cantidad de masa realmente observada en la forma de las galaxias para dar cuenta de la intensidad requerida del campo gravitatorio. Se introducía así el problema de la materia oscura.

1948
Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle proponen el Modelo de Estado Estacionario donde el universo no sólo tiene la misma apariencia a gran escala visto desde cualquier lugar, sino que la tiene vista en cualquier época.
1948
George Gamow y Ralph A. Alpher publican un artículo donde estudian las síntesis de los elementos químicos ligeros en el reactor nuclear que fue el universo primitivo, conocida como núcleo síntesis primordial. En el mismo año, el mismo Alpher y Robert Herman mejoran los cálculos y hacen la primera predicción de la existencia de la Radiación de fondo de microondas.
1965
Arno Penzias y Bob Wilson de los laboratorios Bell Telephone descubren la señal de radio que fue rápidamente interpretada como la radiación de fondo de microondas que supondría una observación crucial que convertiría al modelo del Big Ban o "de la Gran Explosión" en el modelo físico estándar para describir el universo.


Hoy los estudios de la cosmología tratan sobre los siguientes aspectos:

La Nucleosíntesis del Big Bang es la teoría de la formación de los elementos en el Universo primigenio. Acaba cuando el Universo tiene tres minutos de edad y su temperatura cae lo suficiente como para que cese la fusión nuclear. Este tiempo en el que ocurrió la nucleosíntesis del big bang fue tan corto, que sólo se produjeron los elementos más ligeros, a diferencia de la nucleosíntesis estelar.

Radiación de fondo de microondas
Es una forma de radiación electromagnética descubierta en 1965 que llena el Universo por completo.  Se dice que es el eco que proviene del inicio del universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión que dio origen al universo.  Muchos cosmólogos consideran esta radiación como la prueba principal del modelo cosmológico del Big Bang del Universo.

Formación y evolución de estructuras a gran escala
Comprender la formación y evolución de las estructuras más grandes y primigenias por ejemplo los cuásares, galaxias, agrupaciones galácticas y supercúmulos, es uno de los mayores esfuerzos en cosmología. Los cosmólogos estudian un modelo de formación jerárquica estructural en el que las estructuras se forman desde el fondo, con pequeños objetos primero, después con grandes objetos, como los supercúmulos.

Energía oscura
Si el Universo fuera plano, tendría que haber un componente adicional este componente es llamado energía oscura. Para no interferir con la nucleosíntesis del Big Bang y la radiación de fondo de microondas, no puede agruparse en halos como los bariones y la materia oscura. Hay fuertes pruebas observacionales para la energía oscura, como la masa total del Universo es conocida y se mide que es plano, pero la suma de materia agrupada es medida ajustadamente y es mucho menor que esta. El caso de la energía oscura fue reforzado en 1999, cuando las medidas demostraron que la expansión del Universo estaba acelerando, más rápido que durante la inflación cósmica.


Bibliografía
Cosmología. Extraído el 4 de noviembre del 2011 de http://es.wikipedia.org/wiki/Cosmolog%C3%ADa
Cosmología Griega. Extraído el 4 de noviembre del 2011 de http://www.historiayleyendas.com/europa/griega/COSMOLOGIA_GRIEGA.html
Las eras en la Cosmología Griega  Extraído el 4 de noviembre del 2011 de http://www.historiayleyendas.com/europa/griega/LAS_ERAS_EN_LA_COSMOLOGIA_GRIEGA.html

Cosmología. Extraído el 4 de noviembre del 2011 de http://www.ldi5.com/e/astro/e_cosmo1.php
Cosmología . Extraído el 4 de noviembre del 2011 de http://www.ldi5.com/e/astro/e_cosmo2.php
Cosmología física . Extraído el 4 de noviembre del 2011 de http://es.wikipedia.org/wiki/Cosmolog%C3%ADa_f%C3%ADsica
Cosmología . Extraído el 4 de noviembre del 2011 de http://cas.sdss.org/dr4/sp/astro/cosmology/cosmology.asp
El Big Bang . Extraído el 4 de noviembre del 2011 de http://astroverada.com/_/Main/B_bigbang.html

Materia Oscura - Aporte de Mary Laura Monestel Navarro.

Materia Oscura

Existen fuertes argumentos teóricos a favor de un universo dominado por materia oscura. Estos argumentos se basan en el llamado modelo inflacionario según el cual el universo sufrió un período de crecimiento acelerado a los pocos instantes después del Big Bang.
Se pretende aclarar muchos cuestionamientos que se tienen al respecto sobre el origen mismo del universo y de la presencia de dicha materia oscura en el mismo.
Definición de materia oscura: Según el sitio cienciapopular.com: La denominada “materia oscura”, término acuñado en 1933 por el astrónomo suizo Fritz Zwicky, alude a la materia cuya existencia no puede ser detectada mediante procesos asociados a la luz, es decir, no emiten ni absorben radiaciones electromagnéticas, así como no interaccionan con ella de modo que se produzcan efectos secundarios observables; esta materia ha sido inferida solamente a través de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible como estrellas o galaxias.”
A diferencia de lo que ocurre con los distintos cuerpos celestes, visibles al ojo humano gracias a los poderosos instrumentos de observación como los telescopios, nadie ha visto hasta ahora la materia oscura ni sabe de qué está compuesta, aunque algunos cálculos efectuados por los astrónomos indican que es al menos seis veces mayor que el resto del universo visible combinado.

Mediante la teoría gravitacional y nuevos análisis de computadora, los astrónomos han sido capaces de determinar dónde está situada la materia oscura. El resultado es que parece estar agrupada de la misma forma que las galaxias, que estarían compuestas, en parte, de materia oscura. Por ejemplo, la forma de rotar y la misma existencia del disco de la Vía Láctea indican la presencia de un extendido halo de materia oscura.


En las siguientes imágenes podemos ver la denominada materia oscura:






Algunos enlaces de interés que ayudarán a ampliar este tema tan interesante son los siguientes:
Además para visualizar algunos vídeos de interés:

CONCLUSIÓN

Cualquiera que sea la naturaleza de la materia oscura, ésta es sin duda la fuente principal de las fuerzas gravitacionales en el Universo, y por ello resulta al menos parcialmente responsable de la formación de todas sus estructuras.

Puesto que la totalidad de la materia visible resulta sólo una pequeña fracción de la masa total del Universo, conocer con cierta exactitud la cantidad de materia oscura existente nos ayudará a determinar el futuro evolutivo del mismo.

Gracias a importantes avances tecnológicos, tanto en los instrumentos astronómicos disponibles como en la potencia de las computadoras dedicadas a la investigación astrofísica, la coincidencia de los resultados observacionales con las investigaciones teóricas se ha vuelto no sólo posible, sino crucial para el progreso en la resolución del misterio de la materia oscura, una de las claves para descubrir el origen, la evolución y el destino de nuestro Universo.

BIBLIOGRAFIA

o Cienciapopular.com. Materia oscura. Extraído el  27 de octubre. Desde fuente: http://www.cienciapopular.com/n/Astronomia/El_Universo_Oscuro/El_Universo_Oscuro.php


Prensa pura digital. Extraído el 27 de octubre desde fuente:  http://www.prensapuradigital.com.ar/?p=21886

Teoría Inflacionaria - Aporte de Lilibeth Monge A

Teoría Inflacionaria
Según Tipler y Mosca (2010), el universo se inició con un cataclismo singular llamado Big-Bang y se encuentra en expansión. (p.1406).
Para la cosmología se toman diversas teorías científicas acerca del origen del universo, las más aceptadas son la del Big Bang y la teoría Inflacionaria, que se complementan y se acepta que el origen del universo es el instante en que apareció toda la materia y la energía que tenemos actualmente en el universo, como consecuencia de una gran explosión. Esta postulación es abiertamente aceptada por la ciencia en nuestros días y conlleva que el universo podría haberse originado hace entre 13.500 y 15.000 millones de años, en un instante definido.

Teoría Inflacionaria.
La teoría de la inflación del universo, fue propuesta por primera vez por el físico y cosmólogo estadounidense Alan Guth en el año 1981, pero de forma independiente el cientifico Andrei Linde y Andreas Albrecht,  junto con Paul Ateinhardt  le dieron su forma moderna.
En la década de 1930, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble,  confirmó que el universo se estaba expandiendo, fenómeno que Albert Einstein con la teoría de la relatividad general había predicho anteriormente.
Dentro de las ideas de la comunidad científica acerca del origen del universo, la teoría inflacionaria tiene una gran aceptación, en sus inicios fue propuesta por Alan Harvey Guth y  Andrei Linde en los años ochenta,  esta teoría explica los primeros instantes del universo. Los intereses de la investigación están en el ámbito de la teoría de partículas y en la aplicación de la teoría de partículas al universo temprano.
Según Sears etc al (1996), la teoría del Big Bang, en cuanto a la expansión del universo pierde velocidad, mientras que la teoría inflacionaria lo acelera e induce el distanciamiento, cada vez más rápido, unos objetos de otros. (p.1259).
La teoría general de la relatividad toma un punto de vista radicalmente diferente de la expansión descrita con el big bang, de acuerdo con esta teoría, la longitud de onda incrementada no es causada por un desplazamiento Doppler conforme el universo se expande en un espacio previamente vacio y el incremento resulta de la expansión del espacio mismo y de todo lo contenido en el espacio intergaláctico, incluidas las longitudes de onda de la luz que llega a nosotros de fuentes distantes. (Sears, etc al 1996, p.1438)
La velocidad de separación llega a ser superior a la velocidad de la luz, sin violar la teoría de la relatividad, que prohíbe que cualquier cuerpo de masa finita se mueva más rápido que la luz. Lo que sucede es que el espacio alrededor de los objetos se expande más rápido que la luz, mientras los cuerpos permanecen en reposo en relación con él. A esta extraordinaria velocidad de expansión inicial se le atribuye la uniformidad del universo visible, las partes que lo constituían estaban tan cerca unas de otras, que tenían una densidad y temperatura comunes.
En cuanto a los promotores de la teoría inflacionaria mencionamos el cientifico Alan H Guth del Instituto Tecnológico de Massachussets (M.I.T.), el cual sugirió en 1981 que el universo caliente, en un estadio intermedio, podría expandirse exponencialmente. Guth postulaba que el proceso de inflación se desarrollaba mientras el universo primordial se encontraba en el estado de superenfriamiento inestable. Este superenfriado es común en las transiciones de fase; por ejemplo en condiciones adecuadas el agua se mantiene líquida por debajo de cero grados. Por supuesto, el agua superenfriada termina congelándose; este suceso ocurre al final del período inflacionario.
Guth basó su teoría inflacionaria en el trabajo de físicos como Stephen Hawkins, que había estudiado campos gravitatorios sumamente fuertes, como los que se encuentran en las proximidades de un agujero negro o en los mismos inicios del Universo. Este trabajo muestra que toda la materia del Universo podría haber sido creada por fluctuaciones cuánticas en un espacio ‘vacío’ bajo condiciones de este tipo. La obra de Guth utiliza la teoría del campo unificado para mostrar que en los primeros momentos del Universo pudieron tener lugar transiciones de fase y que una región de aquel caótico estado original podía haberse hinchado rápidamente para permitir que se formara una región observable del Universo.

Por otra parte en 1982, el cosmólogo ruso Andrei Linde introdujo lo que se llamó "nueva hipótesis del universo inflacionario". Linde se dio cuenta de que la inflación es algo que surge de forma natural en muchas teorías de partículas elementales, incluidos los modelos más simples de los campos escalares. Si la mayoría de los físicos han asumido que el universo nació de una sola vez; que en un comienzo éste era muy caliente, y que el campo escalar en el principio contaba con una energía potencial mínima, entonces la inflación aparece como natural y necesaria, lejos de un fenómeno exótico apelado por los teóricos para salir de sus problemas. Se trata de una variante que no requiere de efectos gravitatorios cuánticos, de transiciones de fase, de un superenfriamiento o también de un supercalentamiento inicial.

En las primeras millonésimas de segundo tras el big bang, las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza estaban unidas, la gravedad, las interacciones fuerte y débil, así como el electromagnetismo estaban unidas en un único bosón que a la fecha no se ha podido reproducir en condiciones de laboratorio.

La primera fuerza en separarse fue la gravedad, dejando "unidas" las 3 fuerzas restantes. En la actualidad las GUTs (Grand Unified Theories) explican el comportamiento de estas tres fuerzas cuando estaban unidas.

La siguiente fase, representó una enorme liberación de energía que proporcionó el impulso necesario para que en cuestión de milésimas de segundo el Universo creciera prácticamente a su tamaño actual.

Esta fase consistió en la separación de la interacción fuerte (representada por los gluones) y la fuerza electro-débil. La separación fue tan energética que el Universo creció de unos cuantos centímetros a prácticamente su tamaño actual en cuestión de segundos. En estos momentos aún no había materia en el Universo, todo estaba regido por extraordinarias cantidades de energía en forma de radiación y la distribución de la misma en el incipiente Universo demostró no ser uniforme, así que durante esta fase inflacionaria, fue que se fijaron las grandes estructuras que podemos observar en el Universo.

Un rastro que podemos "observar" en la actualidad del período es la radiación cósmica de fondo, que corresponde al Universo tal y como era 400,000 años después del big bang, que fue cuando éste se enfrió por debajo de los 3,000 grados Kelvin y se hizo transparente para los fotones. Si se observa en cualquier dirección, se puede ver que la radiación es bastante uniforme, pero no tanto, varía en una parte por cada 100,000, pero esa variación es suficiente para explicar la formación de estrellas, galaxias, etc en el universo actual.
Considerando todos los posibles tipos y valores de campos escalares en el universo primordial y tratando de comprobar si alguno de ellos conduce a la inflación, se encuentra que en los lugares donde no se produce ésta, se mantienen pequeños, y en los dominios donde acontece terminan siendo exponencialmente grandes y dominan el volumen total del universo. Considerando que los campos escalares pueden tomar valores arbitrarios en el universo primordial, Andrei Linde llamó a esta hipótesis "inflación caótica".(Wikipedia,2011)

La teoría inflacionaria, predice que el universo debe ser esencialmente plano, lo cual puede comprobarse experimentalmente, ya que la densidad de materia de un universo plano guarda relación directa con su velocidad de expansión.

La otra predicción comprobable de esta teoría tiene que ver con las perturbaciones de densidad producidas durante la inflación. Se trata de perturbaciones de la distribución de materia en el universo, que incluso podrían venir acompañadas de ondas gravitacionales. Las perturbaciones dejan su huella en el fondo cósmico de microondas, que llena el cosmos desde hace casi 15 mil millones de años.
La teoría inflacionaria se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro. Supuestamente nada existía antes del instante en que nuestro universo era de la dimensión de un punto con densidad infinita, conocida como una singularidad. En este punto se concentraban toda la materia, la energía, el espacio y el tiempo. Según esta teoría, lo que desencadenó el primer impulso del Big Bang es una "fuerza inflacionaria" ejercida en una cantidad de tiempo prácticamente inapreciable. Se supone que de esta fuerza inflacionaria se dividieron las actuales fuerzas fundamentales. La separación de la fuerza fue análoga a un cambio de fase, como la ebullición de un líquido con un calor asociado de vaporización. (Sears, etc. al 1996, p.1443)
Según Wikipedia (2011), la inflación es un mecanismo concreto para realizar el principio cosmológico,  que es la base de nuestro modelo de cosmología física, es responsable de la homogeneidad y la isotropía del Universo observable.
La  fuerza inflacionaria fue un impulso, que actuó en un tiempo tan inimaginablemente pequeño, fue tan violento que el universo continúa expandiéndose en la actualidad. Edwin Hubble corroboró que actualmente,  inclusive el universo se expande, ya que se estima que en solo 15 x 10-33 segundos ese universo primigenio multiplicó sus medidas por 100. ()
La inflación sugiere que hubo un periodo de expansión exponencial en el Universo muy pre-primigenio. La expansión es exponencial porque la distancia entre dos observadores fijos se incrementa exponencialmente, debido a la métrica de expansión del universo (un espacio-tiempo con esta propiedad es llamado un espacio Sitter). Las condiciones físicas desde un momento hasta el siguiente son estables: la tasa de expansión, dada por la constante de Hubble, es casi constante, lo que lleva a altos niveles de simetría. La inflación es a menudo conocida como un periodo de expansión acelerada porque la distancia entre dos observadores fijos se incrementa a una tasa acelerante cuando se mueven alejándose, esto no significa que el parámetro de Hubble se esté incrementando.
Se han propuesto varias teorías de la inflación que hacen predicciones radicalmente diferentes, pero que generalmente tienen mucho más ajuste fino de lo necesario, como modelo físico, sin embargo, la inflación es más valorable al predecir robustamente las condiciones iniciales del Universo basándose en sólo dos parámetros ajustables: el índice espectral (que sólo puede cambiar en un pequeño rango) y la amplitud de las perturbaciones. Excepto en modelos artificiales, esto es verdad a pesar de cómo se realiza la inflación en la física de partículas.
La inflación predice que las estructuras visibles en el Universo hoy se formaron a través del colapso gravitacional de perturbaciones que se generaron como fluctuaciones mecánicas cuánticas en la época inflacionaria.
El final de la inflación es conocido como recalentamiento o termalización porque la gran energía potencial se descompone en partículas y rellena el Universo con radiación. Como la naturaleza del inflatón, no se conoce, este proceso sigue estando pobremente comprendido, aunque se cree que toma lugar a través de una resonancia paramétrica.[

Imágenes.

Gran explosión, imagen tomada de Wikipedia.

Fuerzas en el Universo. Tomada de Wikipedia.



 Expansión del Universo. Tomada de Wikipedia.

Videos.
video.google.com/videoplay?docid=-3953153455735338644



Bibliografía.

Wikipedia, 2011, recuperado el 29 de octubre de 2011.

Sears F. W, Zemansky. M. W, Young H.D y Freedman R. A. Física universitaria. 1996. Volumen 2. Addison – Wesley Longman, U.S.A.

Tipler Paul A y Mosca Gene, 2010. Barcelona. Reverté.

www.astromia.com/astronomia/teoinflacionaria.htm, recuperado el 01 de noviembre de 2011.




Teoría del Big Bang- Aporte de Yorleny Méndez S.

TEORIA DEL BIG-BANG


Dentro de las teorías cosmológicas, la hipótesis del Big Bang (Gran Explosión) es la que cuenta con mayor respaldo entre los científicos. Considera que el Universo comenzó hace unos 13.700 millones de años con una explosión colosal en la que se crearon el espacio, el tiempo, la energía y la materia. No obstante, la gravedad puede ser lo suficientemente fuerte, dependiendo de la cantidad de materia del Universo, como para desacelerar el proceso expansivo”. EL ORIGEN DEL UNIVERSO SEGÚN LA TEORÍA DEL BIG BANG  
 Se llama teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión al modelo postulado por el físico y sacerdote católico Georges Lemaître como parte de la teoría de la relatividad general, que describe el desarrollo del Universo temprano y su forma.

El Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo”. La teoría del Big- Bang

FORMACIÓN DE LA TEORÍA DEL BIG BANG
Según  se cita, el artículo el origen del universo según la teoría del Big- Bang,  la evolución de esta teoría, se resume de la siguiente manera:

“El primero en señalar esta posibilidad, en 1922, fue el matemático ruso Alexander Alexandrovich Friedmann. Cinco años más tarde, en 1927, el astrónomo belga Georges Lemaître  elaboró sin conocer los trabajos de Friedmann un esquema similar del cosmos en expansión. Consideró que, dado que el universo se estaba expansionando, debió existir un momento en el pasado en que debió de ser muy pequeño y tan denso como fuese posible, al que llamó Huevo Cósmico.
La expansión habría tenido lugar además, dado su enorme densidad y ateniéndonos a las ecuaciones de la relatividad, con una violencia super-explosiva. Los trabajos de Lemaître inicialmente pasaron inadvertidos, siendo conocidos por la labor del astrónomo inglés Arthur Stanley Eddington. Sin embargo, fue el físico ruso-norteamericano George Gamow quien, en los años 1930 y 1940, popularizó esta teoría a la que denominó Big Bang, para referirse a una gran explosión inicial con la que debió haberse creado el Universo.
Pero no completamente satisfechos, en 1948, dos astrónomos de origen austriaco, Hermann Bond y Thomas Gold, lanzaron una teoría alternativa, más tarde popularizada por el británico Fred Hoyle que, si bien aceptaba la idea de un Universo en expansión, negaba que hubiese tenido lugar en una primera y gran explosión. Consideraban que a medida que las galaxias se separaban, nuevas galaxias se formaban entre ellas, con una materia que se creaba de la nada en una proporción demasiado lenta como para ser detectada por la tecnología del momento. El resultado es que el Universo seguía siendo el mismo esencialmente a través de toda la eternidad, sin principio ni fin. Esta teoría hacía mención a una creación continuada y a la idea de un Universo en Estado Estacionario, como se vino a denominar.


LA TEORÍA DEl BIG- BANG


“Inmediatamente después del momento de la "explosión", cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su superficie. Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas elementales: Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día La teoría del Big- Bang.
Atendiendo al medible corrimiento hacia el rojo  (o también efecto Doppler) que muestran las estrellas y galaxias más lejanas de nuestro sistema en su espectro de luz, la antigüedad del Universo está cifrada en unos 13,7 mil millones de años, según las estimaciones más recientes.
Se considera igualmente que el Universo comenzó como un gas muy tenue que se contrajo súbitamente tras un colapso gravitatorio en un Huevo Cósmico, siendo instantáneamente seguido de la explosión que entendemos como Big Bang.
Siguiendo con la teoría del Big Bang, en el nacimiento del espacio y, con él, del tiempo, de la energía y de la materia, podemos distinguir las siguientes fases de desarrollo:
*      Intervalo de 10-43 segundos o Tiempo de Planck: toda la masa y energía del Universo se hallaba comprimida en una masa ardiente de densidad inimaginable.

*       Ocupaba un espacio 10-20 veces menor que un  núcleo atómico.

*      Las cuatro fuerzas básicas (gravitación, electromagnetismo y fuerzas nucleares fuerte y débil) se hallaban unificadas.

*      A los 10-35 segundos comenzó la Era de la Inflación: un período caracterizado por un fantástico aumento de tamaño y por una caída drástica de la temperatura.

*      El Universo se hinchó hasta alcanzar al menos 1050 veces sus dimensiones originales.

*      La temperatura cayó a 1028 º K.

*      Comienza la separación de la fuerza nuclear fuerte y la electro-débil  (formada por la fuerza electromagnética y la nuclear débil).

*      En la primera millonésima de segundo surge la Era Leptónica: con la que se crean las primeras partículas constitutivas de la materia.

*      El universo material emergió de un estallido a la temperatura de1027 º K, para descender a los 1014 º K.

*      Aparecen las partículas elementales: los quarks, leptones (electrones, neutrinos...), mesones (constituidos por pares de quarks) y los hadrones (protones y neutrones, constituidos por tríos de quarks).

*      A ellas, les sucederán la Era de la Radiación (que constituye los 10.000 primeros años), caracterizada por la emisión de rayos gamma producidos durante la descomposición del Deuterio o Hidrógeno pesado (además del protón del hidrógeno,contiene un neutrón), y la Era del Desacoplamiento (después de 300.000 años) entre la materia y la radiación. La teoría del Big- Bang
Los fotones de la radiación que se movían con facilidad entre la sopa de protones y electrones que permanecían separados no se diseminan ahora con tanta facilidad como cuando comienzan a crearse los átomos eléctricamente neutros. La materia y la radiación se vieron por ello mismo desacopladas. El cielo brillaba reluciendo en un rojo vivo de 3000 º K. El hidrógeno formaba las tres cuartas partes de la masa del universo, mientras que el resto era en su gran mayoría helio. Comenzaba entonces la formación de las galaxias.


EVIDENCIAS EXPERIMENTALES DEL BIG BANG
Cada año que pasa, encontramos más evidencias experimentales de que el Big Bang ocurrió hace aproximadamente unos catorce mil millones de años. Según se cita en el documento EL ORIGEN DEL UNIVERSO SEGÚN LA TEORÍA DEL BIG BANG, se exponen algunas resultados de cómo se ha determinado la edad y certeza del Big-Bang.
*      Mediante la distorsión del espectro de la luz estelar, lo que hemos denominado efecto Doppler y que, en este caso, se caracteriza por el corrimiento del espectro de luz hacia el rojo. Es decir, la luz que recibimos de una estrella que se aleja de nosotros está desplazada hacia longitudes de onda más largas -hacia el extremo rojo del espectro- demanera análoga a como el pitido de un tren en movimiento suena más agudo de lo normal cuando se acerca a nosotros y más grave cuando se aleja.

*      Además según la Ley de Hubble, formulada en 1929, cuanto más lejana está la estrella o galaxia, más rápidamente se aleja de nosotros. Queda corroborado, por otra parte, por cuanto que no contemplamos entre las galaxias más distantes ningún desplazamiento hacia el azul sino hacia el rojo, lo que significa un universo en expansión y no encontracción.

*      La distribución de los elementos químicos en nuestra galaxia están en correspondencia con la predicción de los elementos pesados en el Big Bang y en las estrellas. Según dicha teoría, los núcleos elementales de hidrógeno se fusionarían para dar lugar a un nuevo elemento, el helio. Los resultados observados ratifican los cálculos de la predicción: la proporción entre el helio y el hidrógeno en el universo está entre el 25 % del primero y el 75 % de hidrógeno.

*      Los objetos más antiguos del universo analizados tienen una edad que ronda entre los 10.000 y los 15.000 millones de años, por lo que ninguno por el momento rebasa la estimación dada para el Big Bang. Puesto que los materiales radiactivos se desintegran, vía interacciones débiles, a un ritmo exactamente conocido, es posible predecir la edad de un objeto calculando la abundancia relativa de ciertos materiales radiactivos.
  
*      Así mediante el Carbono-14, que se desintegra cada 5.730 años, es posible determinar  la edad de los objetos arqueológicos.  Mediante el Uranio-238, con una vida media de 4.000 millones de años, nos permite datar las rocas lunares traídas, por ejemplo, por la misión Apolo.

*      Las rocas y meteoritos más viejos encontrados en la Tierra datan de entre unos 4.000 y 5.000 millones de años, que es la edad aproximada de nuestro sistema solar. Igualmente, por la masa de ciertas estrellas cuya evolución es conocida, podemos demostrar que las estrellas más viejas de nuestra galaxia se remontan alrededor de los 10.000 millones de años atrás.

*      Pero quizás el más importante de todos fue el eco cósmico del Big Bang reverberando en el Universo. Como vimos, fueron Arno Penzias y Robert Wilson quienes consiguieron detectar la radiación de fondo de microondas que impregna todo el universo conocido.

*      El resultado fue extraordinariamente ajustado en 1992 con los resultados aportados por el satélite COBE (Cosmic Background Explorer), lanzado a finales de 1989, precisamente con el objeto de analizar los detalles de la radiación de fondo postulada por George Gamow. Nuevamente, en febrero de 2003, los datos obtenidos por el satélite de la NASA WMAP, relativos al fondo cósmico de microondas y ajustando igualmente la constante de Hubble -que relaciona las velocidades de expansión con las distancias de la galaxias- nos dan una antigüedad para el Universo de 13.700 millones de años luz”. EL ORIGEN DEL UNIVERSO SEGÚN LA TEORÍA DEL BIG BANG


CONCLUSIONES

En el artículo Origen  y Evolución del Universo, podemos concluir lo siguiente acerca de la teoría del Big-Bang.

*      Las más aceptadas son la del Big Bang y la teoría Inflacionaria, que se complementan.

*      La teoría del Big Bang o gran explosión, supone que, hace entre 12.000 y 15.000 millones de años, toda la materia del Universo estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña del espacio, y explotó. La materia salió impulsada con gran energía en todas direcciones.

*       Los choques y un cierto desorden hicieron que la materia se agrupara y se concentrase más en algunos lugares del espacio, y se formaron las primeras estrellas y las primeras galaxias. Desde entonces, el Universo continúa en constante movimiento y evolución.

*      Esta teoría se basa en observaciones rigurosas y es matemáticamente correcta desde un instante después de la explosión, pero no tiene una explicación para el momento cero del origen del Universo, llamado singularidad". Origen  y Evolución del Universo.


E t a p a s   d e   l a   E v o l u c i ó n
Big Bang
Densidad infinita, volumen cero.
10-43 segs.
Fuerzas no diferenciadas
10-34 segs.
Sopa de partículas elementales
10-10 segs.
Se forman protones y neutrones
1 seg.
10.000.000.000 º. Tamaño Sol
3 minutos
1.000.000.000 º. Nucleos
30 minutos
300.000.000 º. Plasma
300.000 años
Átomos. Universo transparente
 106 años
Gérmenes de galaxias
 108 años
Primeras galaxias
 109 años
Estrellas. El resto, se enfría.
 5x109 años
Formación de la Vía Láctea
 1010 años
Sistema Solar y Tierra























Tomado de:www.xtec.es


REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Nicolas Martín y Mateo. EL ORIGEN DEL UNIVERSO SEGÚN LA TEORÍA DEL BIG BANG. Extraído el 31 de octubre del sitio: http://www.espinoso.org/biblioteca/OrigenUniverso.htm

La teoría del Big- Bang.  Extraído el 31 de octubre del sitio: http://www.astromia.com/astronomia/teoriabigbang.htm
Origen  y Evoluciona del Universo. Extraído el 31 de octubre del sitio:  http://www.xtec.es/~rmolins1/univers/es/origen.htm

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