El lado oscuro del universo
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conferencia sobre la composición del universo, materia oscura, y energía oscura
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El lado oscuro del universo
- 1. Año Internacional de la Astronomía CIDA 8 de octubre 2009 Héctor Rago rago@ula.ve
- 2. LOS CUERPOS DEL DELITO El Universo está compuesto en un 4% de materia ordinaria un 23% de materia oscura, y un 73% de energía oscura El Universo se expande a una tasa cada vez mayor: la expansión es acelerada Estos son los “hechos”
- 3. It is also a good rule not to put overmuch confidence in the observational results that are put forward until they are confirmed by theory. If the facts don't fit the theory, change the facts.
- 4. ¿ ? Los “datos” suelen modelo-dependientes No hay datos desnudos La Parábola de la Elipse
- 5. La Parábola del Universo R(t) z H =R/R ρmateria ρfotones ρneutrinos ρbariones º qo to k T(t) ρX
- 6. Para construir modelos necesitamos “datos” observacionales Si, pero para interpretar los datos, necesitamos Modelos, Teorías!! La historia de la ciencia demuestra que la naturaleza “se deja”, para gloria del ingenio humano…
- 7. El Hubble El Chandra WMAP GTC CCD SNAP PLANCK SUPERKAMIOKANDE SDSS… PODER DE CÓMPUTO Y MANEJO DE DATOS “Cosmology” en google: >6.000.000 En 1917: sólo un artículo el área La Teoría
- 8. Einsti RelatividadGeneral ModeloEstándar Comprensión del mundo físico Einstein, 1916 La mejor teoría de Gravitación disponible Corroborada por observaciones Varios, siglo XX Física cuántica, teoría cuántica de campos… La mejor teoría del mundo subatómico disponible Corroborada por observaciones en aceleradores
- 9. LOS“HECHOS”
- 10. LA RECETA DE LA CONCORDANCIA: El espacio es euclídeo La materia ordinaria es un 4% La materia es un 23% La tasa de expansión es H0 = 74 ± 2 Km.seg−1 Mpc La edad es t0 =13,7 ×109 años Un 73% se asocia con una “energía oscura” La expansión es acelerada desde hace 5 millardos de años
- 11. Qué? Cuál? Cómo? Por Qué? Dónde?
- 12. Las Ecuaciones Si las ecuaciones se niegan a decirlo, yo me niego a afirmarlo J. Peebles Simetrías: homogeneidad e isotropía Geometría R(t) y k = 1, 0, -1 Gμν = 8πG c2 Tμν GEOMETRÍA EXPANSIÓN MATERIA k = 1 R(t) k = -1 k = 0 ρ → Ω = ρ ρcrit
- 13. R • R ≡ H2 = 8πG 3 ρTotal − k R2 a ∝ −(ρTotal + 3pTotal ) Ωi ≡ ρi 3H 2 8πG ρcrit = 3H2 8πG ≈10−29 gr cm3 ρTotal = ρmateria + ρfotones + ρneutrinos + ρX Las Ecuaciones Si las ecuaciones se niegan a decirlo, yo me niego a afirmarlo J. Peebles k H2 R2 = Ωmateria + Ωfotones + Ωneutrinos + ΩX( ) −1 Y las observaciones??
- 14. LAS OBSERVACIONES Fritz Zwicky Energía cinética = 1 2 Energía potencial 1 2 v2 ∝ GM r v ∝ 1 r Masa Luminosa < Masa gravitacional Observación de galaxias Y cúmulos de galaxias k H2 R2 = Ωmateria + Ωfotones + Ωneutrinos + ΩX( ) −1
- 15. La Parábola de Las VegasLa Parábola de la India ρhindues > ρveguenses
- 16. Lentes Gravitacionales El enfoque gravitacional de la luz permite determinar la masa de la galaxia o cúmulo “lente” ΩMateria ≅ 1 3
- 17. Anillo de materia oscura Galaxias enanas en Perseo THE, 2009 Distribución de la materia oscura en la Vía Láctea
- 18. LAS OBSERVACIONES Masa de Cúmulos de galaxias Ecinética = 1 2 Epotencial Temperatura de R-X + teorema virial Lentes gravitacionales ΩMateria ≅ 1 3
- 19. Nucleosíntesis primordial BBN Helio Deuterio Helio 3 Litio Berilio T ≈1010 _109 0 K ⇒ ΩBariones ≈ 0,04 Materia Oscura ΩMat Oscura ≈ 26%ΩMateria ≅ 1 3 !!?
- 20. Órbita anómala de Urano Materia “oscura”: Neptuno Leverrier 1846 Nueva Física: Relatividad General Einstein 1915 Órbita anómala de Mercurio Vulcano, asteroides… 1 r2 1 r2,000003 o Newton o Newcomb ? Gμν = 8πG c2 Tμν de Newton La Parábola de Urano La Parábola de Mercurio 1 r2 ?
- 21. ¿materia oscura o física oscura? MACHO’s WIMPS Neutralinos Axiones Miniagujeros negros pre BBN Neutrinos ….. MOND (Milgrom) 1983 F ∝ 1 r2 a ≤ a0 F ∝ 1 r a ≥ a0 TeVeS, Bekenstein, 2004 ¿materia oscura fría o caliente? R: fría Modelos de formación de estructuras Sabemos que gravitacionalmente es “normal” Conocemos cada vez mejor su distribución CDM
- 22. Ωfotones ≈10−5 Ωneutrinos ≈ 0,006 k H2 R2 =1− ΩBariones + ΩM .O + Ωfotones + Ωneutrinos( ) LAS OBSERVACIONES Kamiokande ΩBariones + ΩM .O. ≈ 0,3 1992
- 23. LAS OBSERVACIONES 2003 2008 k = 0 Espacio es euclidiano ΩX ΩΛ ¿ ? “el mayor error de su vida” A. E. 1917 Λ Inflación 0 =1− ΩBariones +ΩM .O +Ωfotones +Ωneutrinos( )
- 24. Gμν = 8πG c2 Tμν Gμν = 8πG c2 Tμν + Λgμν ∇2 φ= 4πGρ + Λ F ∝ − 1 r2 + Λr Λ ρvac , pvac pvac = −ρvac R •• R = − 4πG 3 (ρTotal + 3pTotal ) q0 = ΩM 2 −Ωvac = − 1 2 Aceleración!! La Parábola de la Constante Cosmológica Λ
- 25. LAS OBSERVACIONES H0dL = z + 1 2 (1−q0)z2 + ... 1091 gr cm3 Riess et al HZST y Perlmuter et al. SCP 1998 Supernovas Ia
- 27. Emin = hω 2 Campos: ∆E ×Δt ≈ h Efecto Casimir Corrimiento Lamb ….. ρvac fotones = ω4 8π2 =1091 gr cm3 ρvac ≈10−29 gr cm3 120 órdenes de magnitud de error!! La Parábola de la energía del vacío
- 28. Energía Oscura o Física Oscura? Quintaesencia p =ωρ ω ∈ −1,− 1 3[ ] Supercuerdas … Gravedad modificada S ∝ f (R) Dimensiones extras y branas inconsistencias Campo escalar Gravedad cuántica Constante cosmológica K-esencia
- 29. Consecuencias en la evolución del Universo R ≈ eat De Sitter
- 31. Materia oscura y energía oscura son nombres de la ignorancias Los “hechos” son vigorosos: entrecruce de métodos diferentes Nos habla de una física más allá de los modelos estándar Energía oscura es la más intrigante y urgente crisis del área El éxito de la concordancia avala el matrimonio teoría-observación Pero… nos devuelve la humildad perdida