Conferencia Online dictada en el ciclo Noches de Astronomía, organizado por el grupo Halley, Universidad Industrial de Santander. 17 de junio 2015

1. NOCHES DE ASTRONOMÍA
EINSTEIN Y LA LUZ
Héctor Rago
Conferencia Online
17 de Junio 2015
@AstroAlAire @hectorrago

2. EINSTEIN Y LA LUZ
110 años de la relatividad especial
100 años de la relatividad general
25 años del telescopio espacial Hubble
Año Internacional de la Luz

3. EINSTEIN Y LA LUZ
0.- Comentarios Generales
1.- Einstein y la velocidad de la luz
2.- La luz y la gravitación de Einstein
3.- La luz, el universo y su expansión

4. COMENTARIOS GENERALES
Casi todo lo que conocemos del universo es a través de la luz
Excepciones:
Rayos cósmicos
Astronomía de neutrinos ?
Astronomía de ondas gravitacionales ??

5. COMENTARIOS GENERALES
La luz: el espectro electromagnético
HST

6. Los fotones
5 fotones en 0,1 seg
300000000000000000000 fotones cada seg.
100 w
100000000000000000000000000000000000000000000 fotones cada seg.
10 fotones cada seg.
56
10 fotones cada seg.
67
10 fotones !!
88
En el universo hay mil millones
de fotones por cada protón !!
COMENTARIOS GENERALES

7. V
c
c
1905:
La rapidez de la luz tiene
el mismo valor para todos:
es una constante universal
Eso es muy extraño
V
c
c
V
c
c
GN
h
c
EINSTEIN, EL MOVIMIENTO Y LA LUZ

8. V
c
c
T ' =
T
1-v2
/ c2
T '
T
“Paradoja” de los gemelos (Viaja y estarás más joven)
No es una paradoja: predicción
(Hafele-Keating 1971)
GPS v »140.000km/ h
Viaja durante 80 años y serás 0,001seg
Más joven
EINSTEIN, EL MOVIMIENTO Y LA LUZ

9. EINSTEIN, EL MOVIMIENTO Y LA LUZ
E = mc2
La unidad de la física
Efecto Doppler
Cambio en la frecuencia
de los fotones si la fuente se
acerca o se aleja

10. EINSTEIN, LA GRAVEDAD Y LA LUZ
La luz se curva por la
gravedad
Feliz cumple siglo!!
ángulo 1,75”

11. EINSTEIN, LA GRAVEDAD Y LA LUZ
Dos imágenes:
Una sóla estrella
La cruz de Einstein
HST
Un anillo de Einstein
El cúmulo de Abell
Mapas de materia oscura
Detección de planetas
LENTES GRAVITACIONALES

12. EINSTEIN, LA GRAVEDAD Y LA LUZ
Simulación de la distorsión de
La luz en un agujero negro
(Interstellar)
Herramienta para detectar
exoplanetas
Mapas de materia oscura hechos
con lentes gravitacionales

13. EINSTEIN, LA GRAVEDAD Y LA LUZ
La gravedad cambia la frecuencia
de la luz
La gravedad cambia el ritmo
Al cual fluye el tiempo
Ta
TT
Ta < TT
GPS funciona porque se toman
en cuenta los efectos de la
relatividad
0,0000038 seg/día
x
c
=11 Km/día !!

14. EINSTEIN, EL UNIVERSO Y LA LUZ
1
En 1929 Hubble descubre la expansión del universo
Cómo? Analizando la frecuencia de la luz: mientras el fotón viaja, aumenta
su longitud de onda (Efecto Doppler cosmológico)
LEYDE HUBBLE: V = H0L
Ver objetos lejanos es verlos en el pasado, cuando el universo era más
pequeño (podemos ver galaxias a 14,5 mil millones de años-luz!!

15. V > c
V = c
V < c
LH

16. EINSTEIN, EL UNIVERSO Y LA LUZ
Expansión  antes era denso, caliente y uniforme.
Partículas elementales + luzNo había galaxias
Ni cúmulos
Ni estrellas
Ni átomos…
T > 3000 ºK
Viajan libremente
“estirándose”T < 3000 ºK Hoy son microondas
LA RADIACIÓN CÓSMICA DE MICROONDAS: La luz más
antigua

17. EINSTEIN, EL UNIVERSO Y LA LUZ
Predicha en los 1940’s y descubierta en 1965 por A. Penzias y R. Wilson
LA RADIACIÓN CÓSMICA DE
MICROONDAS: La luz más antigua
El espectro térmico más perfecto
jamás conseguido (COBE 1990)
La Temperatura es T = 2,725 ºK
400 fotones/cc
1089 fotones en el universo obs.
109 fotones por cada protón
…pero la radiación de microondas
nos enseña mucho más del universo…

18. EINSTEIN, EL UNIVERSO Y LA LUZ
La materia es uniforme pero
no tanto, hay fluctuaciones..
La radiación “hereda’ esas
fluctuaciones. Es mirar el universo
Cuando tenía 380.000 años.
La decodificación:

19. EINSTEIN, EL UNIVERSO Y LA LUZ
RECETA PARA UN UNIVERSO
La geometría del espacio es euclidiana
El universo tiene 13,8 x 109 años
El 25% es materia oscura
El 5% es materia normal
El 70% es “energía” oscura que acelera la expansión

20. V > c
V = c