Entropía y astrofísica.

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ramsonian
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Mensajepor ramsonian » 06 Jun 2005, 16:05

Hummm
Alshain. Corrigeme si me equivoco.

En esa demostración que has puesto demuestras que el universo se enfría por efecto de la expansión.
Ahora bien. ¿esa demostración toma en cuanta la aportación de calor de los procesos (por ejemplo) estelares?
¿Sería posible que si hubiera un numero suficiente de estrellas, la aportación calorífica de las mismas compensara el desplazamiento al rojo?
¿O es que dicha aportación esta implicita en la propia formulacion?

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alshain
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Mensajepor alshain » 06 Jun 2005, 21:59

Tienes razón ramsonian, los cálculos no tienen en cuenta los fotones emitidos por las estrellas. Con un número suficiente de estrellas las cosas pueden cambiar y la temperatura del universo (en el sentido de la temperatura de los fotones del universo) puede subir, por lo menos durante un periodo cosmológico. El caso es que las observaciones actuales indican que la emisión de fotones por parte de las estrellas es prácticamente despreciable frente a los fotones del fondo, los cuales forman el grueso de los fotones del universo y son, por tanto, los principales contribuyentes a su temperatura.
Última edición por alshain el 06 Jun 2005, 22:44, editado 1 vez en total.

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Mensajepor alshain » 06 Jun 2005, 22:42

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ramsonian
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Mensajepor ramsonian » 07 Jun 2005, 00:18

Gracias por la respuesta. Si entiendo bien, vienes a decir que hoy por hoy el balance energético que dan las estrellas es casi despreciable comparado con el proveniente del big-bang.

Ahora bien... a medida que pasa el tiempo y el universo se enfríe por la expansión, ¿llegará un momento que dicha aportación será significativa o tendríamos que esperar un tiempo demasiado largo? -del orden de la desintegración de los protones, por ejemplo-

Franky
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Mensajepor Franky » 07 Jun 2005, 12:48

Quería dar las gracias a todos los que me han ayudado a comprender mejor la (dichosa) termodinámica; y en especial a ramsonian :D.
Por otro lado habeis comentado algo referente al fondo cósmico de microondas y me gustaría haceros algunas preguntas al respecto; pero no se si hacerlo aqui o abrir otro tema. Voy a exponerlas y ya me decís que es lo mejor.
Al parecer el fondo cósmico está compuesto por fotones, pero por otro lado, son de longitud de onda corta o muy corta. ¿Esto quiere decir que se comportan de forma diferente a como hacen los fotones del Sol?. Me refiero a que si un obstáculo haría sombra a dicha radiación. Por otro lado me gustaría saber, ¿cómo puede ser que recibamos una radiación con las mismas características desde todos los lados, cómo se pudo emitir dicha radiación para que ahora viaje en todas direcciones? (isotropía). Y por último, si un objeto, como la materia oscura, emitiese algún tipo de onda electromagnética, ¿cuales serían las características de dicha onda?. (Es una pregunta hipotética, claro).

Un saludo.

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Mensajepor alshain » 07 Jun 2005, 14:02

ramsonian escribió:Ahora bien... a medida que pasa el tiempo y el universo se enfríe por la expansión, ¿llegará un momento que dicha aportación será significativa o tendríamos que esperar un tiempo demasiado largo? -del orden de la desintegración de los protones, por ejemplo-

Depende del tipo de expansión y del tiempo hasta que deje de haber estrellas. Sí te puedo decir que si uno asume un universo completamente dominado por la constante cosmológica (100% de la densidad energética), entonces la expansión es demasiado fuerte (dependencia exponencial con el tiempo) para que haya un incremente de temperatura, incluso si asumes que han existido estrellas siempre y que existirán siempre estrellas. Esta situación simplificada (expansión exponencial con parámetro de Hubble constante) es la que he tratado en mi web, donde hablo sobre la paradoja de Olbers. Si alguien está interesado en ese apartado, decir que necesita un repaso, porque, aunque no hay nada incorrecto (creo), sí está algo incompleto de explicaciones sobre las hipótesis tomadas.

El modelo cosmológico vigente supone que la constante cosmológica conforma un 73% de la densidad energética total. El destino de un modelo así es convertirse en uno de 100% de constante cosmológica (es una conclusión a la que se llega con las ecuaciones de Friedmann que modelan la expansión).

Sin embargo, cabe preguntarse si durante ese tiempo 73% -> 100%, puede haber un incremente significativo de la temperatura. En general uno puede preguntarse qué tipo de evolución de la temperatura hay en modelos gobernados por las ecuaciones de Friedmann, en dependencia de un asumido intervalo o época de existencia de estrellas. Es una pregunta muy interesante y en mi opinión nada trivial. Si encuentro tiempo trabajaré sobre ella y colgaré el resultado en mi web.

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Mensajepor Jomlop » 07 Jun 2005, 20:29

Hola, Cuando tengas los resultados en tu web avisa para que los veamos, gracias

Saludos
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Mensajepor alshain » 13 Jun 2005, 15:55

Franky escribió:Al parecer el fondo cósmico está compuesto por fotones, pero por otro lado, son de longitud de onda corta o muy corta. ¿Esto quiere decir que se comportan de forma diferente a como hacen los fotones del Sol?

Básicamente no.

Franky escribió:Me refiero a que si un obstáculo haría sombra a dicha radiación.

En principio sí, pero esa radiación viene de todas las direcciones y está en todos los sitios. Si pusieras un obstáculo en todas las direcciones, o sea, una esfera que impidiera el paso de la radiación, tampoco ganarías mucho, porque aunque no entraría radiación dentro de la esfera, ya habría radiación dentro de ella; la que había en el espacio antes de construirla.

Franky escribió:Por otro lado me gustaría saber, ¿cómo puede ser que recibamos una radiación con las mismas características desde todos los lados, cómo se pudo emitir dicha radiación para que ahora viaje en todas direcciones? (isotropía)

Los fotones que recibimos ahora en los detectores del fondo cósmico de microondas provienen de lo que se denomina superficie del último scattering o última interacción que está situada a unos 45.000 millones de años luz de distancia comóvil o unos 13.300 millones de años luz de distancia recorrida por la luz (para evitar el lío de distancias se usa el concepto del desplazamiento al rojo que en este caso es z ~ 1100).

La mejor forma de imaginarlo es con una analogía de Charley Lineweaver. Nos encontramos en el centro de una gran plaza llena de gente. Todas las personas en la plaza están gritando con intensidad uniforme y en un instante dejan de gritar todas a la vez (cómo es posible que todas dejen de gritar a la vez es un mecanismo que no viene a cuento ahora). Como la velocidad del sonido es finita, el último grito de las personas que están más y más lejos nos llega cada vez más tarde. Lo que estamos oyendo como último grito, corresponde al grito de las personas situadas en una circunferencia concéntrica a nosotros y de un radio creciente. Esta superficie del último grito correspondería a la superficie el último scattering.

Imagen

Franky escribió:Y por último, si un objeto, como la materia oscura, emitiese algún tipo de onda electromagnética, ¿cuales serían las características de dicha onda?. (Es una pregunta hipotética, claro).

Es que la materia oscura no-bariónica, por definición, no emite radiación. A la pregunta no le acabo de ver el sentido.

Franky
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Mensajepor Franky » 15 Jun 2005, 11:58

Agradezco mucho tu respuesta alshain.Parecia que mi pregunta había quedado en el vacío.

Dices que los fotones del fondo de microondas básicamente no son muy diferentes de los fotones que emite el Sol, entonces al encerrar la radiación del fondo de microondas en el interior de un contenedor que lo aisle completamente del exterior, dicha radiación debería de ser absorbida
por las paredes internas del contenedor y desaparecería, dado que son fotones que se desplazan y actúan manera similar a los del Sol.
Según tu respuesta, entiendo que se han realizado pruebas para comprobar si efectivamente la radiación del fondo sigue actuando en el interior de lugares aislados (corrígeme si me equivoco), y si sigue actuando una de dos: o dicha radiación posee unas características tan especiales que hace que dicha radiación no sea absorbida por las paredes (con lo cual no puede ser una radiación similar a la emitida por el Sol), o que la radiación que se detecta en el interior de dicho lugar aislado no corresponde a la radiación del fondo de microondas, sino a la radiación de un cuerpo que está detenido en el espacio cuyas características electromagnéticas hacen que pueda atravesar todo objeto. "¿Podría ser dicha radiación la emitida por la materia oscura?, ¿o quizá la emitida por el vacio espacial?.
Es por eso que escribí:

Y por último, si un objeto, como la materia oscura, emitiese algún tipo de onda electromagnética, ¿cuales serían las características de dicha onda?. (Es una pregunta hipotética, claro).


Haciendo la pregunta de si la materia oscura podía emitir algun tipo de onda electromagnética, lo que deseaba saber es si la materia oscura podría emitir una radiación de tipo isotrópica y lo que estamos detectando como radiación de fondo, no sea sino la radiación emitida por la materia oscura.
alshain escribió:
La mejor forma de imaginarlo es con una analogía de Charley Lineweaver. Nos encontramos en el centro de una gran plaza llena de gente. Todas las personas en la plaza están gritando con intensidad uniforme y en un instante dejan de gritar todas a la vez (cómo es posible que todas dejen de gritar a la vez es un mecanismo que no viene a cuento ahora). Como la velocidad del sonido es finita, el último grito de las personas que están más y más lejos nos llega cada vez más tarde. Lo que estamos oyendo como último grito, corresponde al grito de las personas situadas en una circunferencia concéntrica a nosotros y de un radio creciente. Esta superficie del último grito correspondería a la superficie el último scattering.

Entiendo que la radiación de fondo es emitida desde una zona que puede considerarse como una esfera cuyo radio es de 13.300 millones de años luz, en la que nosotros estamos situados en el centro de dicha esfera y que la misma se aleja de nosotros. Entonces pregunto, ¿dicha radiación no debería de verse afectada por el desplazamiento al rojo que se observa en las galaxias situadas a la misma distancia a la que se encuentra la superficie del último scattering, y que se alejan igualmente de nosotros?, ¿no debería de emitir dicha radiación en el rojo, o casi en el infrarojo, dada la distancia a la que se está emitiendo?.

Un saludo.

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Mensajepor alshain » 15 Jun 2005, 12:33

Franky escribió: Dices que los fotones del fondo de microondas básicamente no son muy diferentes de los fotones que emite el Sol, entonces al encerrar la radiación del fondo de microondas en el interior de un contenedor que lo aisle completamente del exterior, dicha radiación debería de ser absorbida por las paredes internas del contenedor y desaparecería, dado que son fotones que se desplazan y actúan manera similar a los del Sol.

Será absorbida si el contenedor es de material que absorbe (y no refleja) las microondas.

Franky escribió: Según tu respuesta, entiendo que se han realizado pruebas para comprobar si efectivamente la radiación del fondo sigue actuando en el interior de lugares aislados (corrígeme si me equivoco)

Me habré expresado mal. Desconozco que haya experimentos así.

Franky escribió:Haciendo la pregunta de si la materia oscura podía emitir algun tipo de onda electromagnética, lo que deseaba saber es si la materia oscura podría emitir una radiación de tipo isotrópica y lo que estamos detectando como radiación de fondo, no sea sino la radiación emitida por la materia oscura.

La materia oscura no-bariónica, de la que se cree que conforma el 90% de la materia del universo, no emite radiación. Si la emitiera, no sería materia oscura no-bariónica.

Franky escribió:Entiendo que la radiación de fondo es emitida desde una zona que puede considerarse como una esfera cuyo radio es de 13.300 millones de años luz, en la que nosotros estamos situados en el centro de dicha esfera y que la misma se aleja de nosotros. Entonces pregunto, ¿dicha radiación no debería de verse afectada por el desplazamiento al rojo que se observa en las galaxias situadas a la misma distancia a la que se encuentra la superficie del último scattering, y que se alejan igualmente de nosotros?, ¿no debería de emitir dicha radiación en el rojo, o casi en el infrarojo, dada la distancia a la que se está emitiendo?.

Correcto, el desplazamiento al rojo es tan grande (z = 1100) que se “pasa” del infrarrojo y se va a las microondas: La emisión es a 3000 K que corresponde casi con la parte roja del visible 10^-6 m. Desde el punto de emisión (superficie de último scattering) hasta nosotros, el desplazamiento es de 1100, por lo que la recibimos a unos 10^-3 m (microondas).

Un saludo.

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