"Centro" del Universo

Franky
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Mensajepor Franky » 02 Jun 2005, 21:00

inavarro88 escribió:
A ver, si me refería en este caso a tu post en particular; pero es que la idea que tengo ( a lo mejor equivocada) es que el big bang fue el comienzo de todo nuestro universo y entonces hablar de algo anterior al principio pues me parece que no tiene mucho sentido. De todas formas no sé si mi idea base es correcta.


Te entiendo, pero yo no he reflejado en mi post nada que haga referencia al pasado de nuestro universo, o al menos no ha sido esa mi intención. :)

Un saludo.

Franky
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Mensajepor Franky » 02 Jun 2005, 21:19

jomlop escribió:
No tiene porqué ser así, mas o menos todos estamos de acuerdo en que le big bang no sucedió en un punto, si no en todos a la vez. Se que es dificil de imaginar, estamos acostumbrados a que cuando pensamos en una explosion nos la imaginamos viéndola a unos metros de distancia, en el big bang no pasa eso, no hay espacio más alla desde el que mirar, todo el espacio está en el big bang, que crece con el propio espacio.


Bueno, la verdad es que no se si me he explicado bien; pero estoy totalmente de acuerdo contigo, el Big Bang es una explosión que se produce a escala universal.

jomlop escribió:
En cuanto a la posición absoluta y relativa ¿que más da? ¿cómo puedes saber cuál es el sistema que está quieto? es simplemente un cambio de sistema de referencia, y el cambio es el mismo de uno a otro y al revés pero con las velocidades en sentido contrario

Tienes razón, sólo pueden existir movimientos y velocidades relativas.
Lo que quería decir es que no tendría sentido hablar de un objeto que tuviese una velocidad o un movimiento absoluto en el universo.
jomlop escribió:
El espacio-tiempo como dices es el continente del universo, el universo se encuentra en este "tejido", mientras que la materia oscura es una materia que sabemos que está presente debido a sus efectos pero que no podemos detectar. De todas formas no es más que una de las "cosas" que hay en el espacio-tiempo.

Entiendo, pero una pregunta: ¿No podría ser el espacio-tiempo algo físico, y la materia oscura el soporte físico de dicho espacio-tiempo?.

Un saludo.

Uri_Turilli
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Mensajepor Uri_Turilli » 17 Jul 2005, 23:22

Gran topic para reflexionar, si señor.
A mi se me ocurre una pregunta sobre la ley de Hubble (cuanto más lejos está una galaxia mayor es la velocidad a la que viaja, ¿es asi verdad?... si vemos una galaxia muy lejana alejándose a mucha velocidad, la que esté mas lejos que esta irá aún más rápido, con lo que la siguiente irá todavia más rápido... hasta que velocidad? si el universo es infinito, siempre habrá una galaxia que viaja más rápido, y a medida que subimos la velocidad nos acercamos a la velocidad de la luz. Si la materia no puede alcanzar físicamente la velocidad de la luz... ¿que pasa entonces?

Se me ocurre una simple respuesta muy elemental (como mis nociones) que es que entre una velocidad x y c siempre cabe otra velocidad puesto que entre un número y otro siempre puede haber otro. Esta explicación me la dijo una profesora que tuve de matemáticas cuando pregunté que pasaría si en la resolución gráfica de una ecuación de segundo grado, los dos "lados" de la parábola se llegaran a tocar. Comentó que nunca podian tocarse porque entre dos numero siempre habrá otros que los separe. Si aplico esta regla de tres me sale la respuesta que he dicho sobre la velocidad máximo de las galaxias, pero no me parece convicente.
(Espero haberme explicado bién)x

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alshain
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Mensajepor alshain » 22 Jul 2005, 08:48

La velocidad (aparente) de recesión de las galaxias debida a la ley de Hubble no es una velocidad de objetos en el espacio, sino un desplazamiento de los objetos debido a la expansión del espacio. La analogía de la malla elástica o del globo en expansión o hinchándose es buena para pensar en ello: No se mueven los puntos sobre la malla o el globo, sino que es la malla o el globo los que al estirarse hacen aumentar la distancia entre sus puntos. Al cambiar la métrica del espacio, las distancias cambian y aparece una velocidad aparente.

Esta es la razón que el límite de la velocidad de la luz no valga para este caso. El límite c es válido para observaciones locales de movimiento de objetos, como demuestra el experimento de Michelson-Morley. Por otro lado la ley de Hubble es de validez universal para cualquier modelo de universo de Robertson-Walker, es decir, existen distancias mayores que d = c / H (el “radio de Hubble”), a las que la velocidad de recesión es mayor que la de la luz en el vacío.

En el modelo cosmológico actual el radio de Hubble está localizado a un desplazamiento al rojo de z = 1.4, que viene a ser d = 13700 millones de años luz de distancia comóvil (o unos 9000 millones de años luz de distancia recorrida por la luz). Lo puedes comprobar en mi calculadora cosmológica. Ahí también puedes leer sobre las definiciones de distancias, si no te suenan.

Rafa
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Re: La curvatura del espacio

Mensajepor Rafa » 29 Mar 2006, 10:38

alshain escribió:Hola, es mi primer post en estos foros.

Jomlop escribió:Voy a decir como lo entiendo y a ver si alguien me o se aclara. Tenemos un espacio-tiempo de 4 dimensiones que puede curvarse en otras dimensiones lo mismo que un folio de dos dimensiones se puede curvar usando una tercera dimensión y haciendo de esta forma un tubo tridimensional. Cuando dicen que el universo es plano me imagino que se refieren a que esto no pasa, nuestro universo 4-dimensional no forma un un tubo u otra hiperfigura de 5 o más dimensiones, a estas alturas nuestro espacio podría deformarse en 4 direcciones diferentes, a mi ni se me ocurre como se podría medir esta curvatura, me imagino que mediante conclusiones teóricas del tipo: si es curvo sucedería esto, como no sucede no es curvo.

Es un tema sutil. En la relatividad general la variable que entra en las ecuaciones de Einstein es una parte de la curvatura intrínseca del espacio-tiempo, la cual que viene dada por el tensor de curvatura de Riemann (concrétamente, en las ecuaciones de Einstein aparece el tensor de Ricci).

Una curvatura intrínseca dice cómo varían las geodésicas (curvas que minimizan las distancias) sobre el espacio mismo, es decir, da una medida de la desviación de los vectores tangente y perpendicular a la curva geodésica sobre el espacio, en función de los vectores que forman una base sobre ese espacio.

Por contra, una curvatura extrínseca dice cómo varía el espacio, concrétamente los vectores que definen una base sobre él, en la dirección del vector normal al espacio.

La curvatura extrínseca del espacio-tiempo se asume inexistente, debido a que no es necesario suponer la existencia de un espacio de dimensión superior el cual envuelva al espacio-tiempo. Que esto nunca sea necesario en la relatividad general es un resultado probado, pero no quiere decir que no pueda definirse, si se quiere, un espacio de dimensión superior que envuelva al espacio-tiempo.

En cosmología la situación es algo diferente al caso genérico de la relatividad general. Se separa el espacio-tiempo en espacios ortogonales a la coordenada temporal, de forma que se tienen hipersuperficies de tres dimensiones para cada valor del tiempo.

El espacio tiene por tanto una curvatura intrínseca (como todo espacio o toda superficie) y una extrínseca sobre el espacio-tiempo de cuatro dimensiones.

Sin embargo, de lo que se habla en cosmología es de la curvatura intrínseca del espacio y su curvatura extrínseca usualmente no se trata. La curvatura intrínseca del espacio queda totalmente determinada por la densidad energética en un espacio homogeneo e isótropo, mientras que en el caso genérico de la relatividad general, la curvatural del espacio-tiempo viene determinada por la densidad energética además de los flujos de momento.

Espacio plano significa en ese contexto un espacio en el cual las lineas paralelas en una región siguen siéndolo en otra.

Hay dos indicios que sugieren un espacio plano: por un lado el hecho de que si el espacio no fuera plano (o no hubiese sido plano al inicio) éste hubiera colapsado o expandido violéntamente ya. Por otro lado el fondo cósmico de microondas, que proporciona una anisotropía principal a una escala angular de 1° en el cielo (lo que se conoce como primer pico).

El cálculo del tamaño angular del primer pico es teórico. Para un universo con espacio distinto de plano el tamaño del primer pico se vería distorsionado por la curvatura del espacio (considerando que la superficie del último scattering desde donde viene el fondo cósmico de microondas está pácticamente a la distancia del horizonte de partículas) cosa que no se cree observar.

Respecto de si el espacio puede ser una gran esfera: sí puede ser. De hecho el valor aceptado actualmente de omega, según los WMAP best fit parameters, es de 1.02 ± 0.02 (el valor de uno corresponde con la densidad crítica que es la densidad necesaria para hacer el espacio plano) y un universo exáctamente plano sería una casualidad altamente improbable: el mecanismo que lleva el universo hacia la curvatura nula es la inflación: durante ella la densidad energética del universo tiene a uno, pero no acaba de alcanzar ese valor por mucho que dure el periodo inflacionario. Si el universo fuera exáctamente plano, lo sería porque ya lo era antes de la inflación con lo cual aparece un problema teórico con las condiciones iniciales.

En general, el tamaño del universo puede ser mucho mayor que el del universo observable (de hecho el modelo aceptado de universo hoy es el de un universo espacialmente infinito) y si la curvatura de la esfera es pequeña bien podría entrar dentro de los márgenes de 1.02 ± 0.02.

No sé si he me explicado y tampoco sé si he respondido todo (parece también que hay algo que no está claro en lo que respecta a la expansión del espacio y el aumento del horizonte de partículas), pero si hay algo que no se entiende, pues a preguntar.

Saludos.


Hola a todos.

Tengo unas dudas respecto a la curvatura del espacio.

Alshain dice que de la curvatura extrínseca del espacio no se ocupa usualmente la Astronomía , y a mí me parece que es esencial para imaginar o concebir la expansión del universo.

Para mí lo más misterioso es la expansión misma. ¿Cuál es su naturaleza? ¿Qué fuerza la provoca? Parece que se trata de algo parecido a una explosión de una sustancia muy concentrada a base de electrones, positrones, neutrinos, fotones, etc., que se va rarificando a partir de ese momento, pero ya sin impulso exterior alguno. Es decir, una misteriosa fuerza instantánea impulsa el material y después deja de actuar, mientras el material queda abandonado a las interacciones de sus propios componentes.

Al producirse esta explosión se crean simultáneamente la materia, la energía, el espacio y el tiempo. Inmediatamente se asume normalmente que el espacio creado tiene tres dimensiones espaciales y una temporal, y que la materia está distribuída unformemente por todo el espacio (principio cosmológico).

Pues bien, yo no logro compaginar el principio cosmológico con un universo de sólo 3 dimensiones espaciales. A mí me parece que en un espacio de 3 dimensiones debería haber un centro de la expansión y un gradiente de densidad de materia, decreciendo con la distancia al centro.

La discrepancia se disipa si se supone que la explosión crea un espacio de 4 dimensiones espaciales (y 1 dimensión temporal) , curvado y cerrado sobre sí mismo, digamos, formando una hiperesfera. En el instante t=0 la singularidad inicial sería una hiperesferita, que después iría creciendo de tamaño, conteniendo siempre la materia y todo lo demás. De esta forma puedo imaginar la homogeneidad de un universo finito pero ilimitado, como Einstein decía. En un universo de 3 dimensiones, no.

En fin, os agradecería comentarios clarificadores.

Un saludo cordial
Rafa

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Mensajepor Rafa » 29 Mar 2006, 20:58

(Continuación)

Añado aclaraciones a mi escrito anterior.

Cuando digo que nuestro universo estaría contenido en una hiperesfera de 4 dimensiones me refiero a que nuestro universo constituiría la hipersuperficie de esa hiperesfera que, por lo tanto tendría una dimensión menos que la hiperesfera, o sea las 3 dimensiones habituales. Nosotros no percibiríamos directamente esa cuarta dimensión. Es como la analogía frecuentemente usada del globo que se hincha, pero todo con una dimensión más.

Con este modelo puedo entender que la radiación de fondo se reciba provinendo de cualquier dirección. Con un universo de sólo 3 dimensiónes, pienso que veríamos los rescoldos del big bang, provinientes de una sola dirección en especial.

Un saludo
Rafa

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alshain
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Mensajepor alshain » 29 Mar 2006, 21:29

Las matemáticas muestran que no es necesaria una dimensión más para que pueda existir una 3-hiperesfera curvada sobre sí misma y tampoco para que expanda.

Respecto del fondo cósmico de microondas. Imagina que te encuentras en el centro de una gran plaza (una plaza infinita) llena de gente. Todas las personas en la plaza están gritando con intensidad uniforme y en un instante (sincronozado por un mecanismo que no viene a cuento) dejan de gritar todas a la vez. Como la velocidad del sonido es finita, el último grito de las personas que están más y más lejos te llega cada vez más y más tarde. Lo que oyes como último grito, corresponde al grito de las personas situadas en una circunferencia concéntrica a tí y de un radio creciente a medida que pasa el tiempo desde que todos dejaron de gritar.

Las personas gritando corresponde con la interacción (scattering) entre fotones y electrones antes de la época de la recombinación (la formación de hidrógeno neutro captando los electrones y dando camino suficiéntemente libre a los fotones; la formación, por tanto, del fondo cósmico como tal), cuando el universo estaba formado por un plasma unos 360.000 años después del big-bang (según el modelo cosmológico actual). Cuando dejan de gritar es lo que se conoce como superficie de la última interacción o superficie del último scattering (last scattering surface) y son los fotones que empiezan a viajar libres por el espacio sin más interacción masiva con los electrones.

Ves que los fotones los recibimos de todas las direcciones sin necesidad de dimensiones adicionales.

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Almexia
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Mensajepor Almexia » 02 Abr 2006, 13:56

deeper_space escribió:Hola Jomlop,

¡¡bienvenido al mundo de los "chirivitas", donde el "paranoico" es el rey!! :lol:

Nada, es broma.

En mi constestación anterior, que reconozco ha sido bastante extensa, hacía toda esa explicación para que vieras las formas que había de "imaginarse" el Universo. De hecho, quería que llegaras a ver que tu "visión" es esférica y que es una visión común dados algunos datos que nos llevan a pensar así, como el corrimiento al rojo detectado por Hubble o la Entropía del Universo.

Por eso reincides en:
mi pregunta va en el sentido de que conforme se mira más lejos, nuestro horizonte se aleja y no se ve el borde, ni siquiera se intuye,

o cuando hablas de "burbuja"

Tú mismo lo dices. Entonces no puedes pensar en un Universo así si no se aprecia el extremo. Debe de ser un Universo Infinito. Y en ese caso, como ya te decía y debido a la Homogeneidad e Isotropía del Universo: ¡todos los puntos son el Centro del Universo!

Si por el contrario, piensas en un universo infinito y cerrado tal como apuntas:
¿Puede ser un universo infinito pero cerrado?

tú mismo te estás dando una respuesta. Si ese universo es una superficie 2D plegada para formar una esfera (3D), tampoco existe ningún centro (ni ningún extremo). Viajes hacia donde viajes, no existe ningún punto de partida de todos los objetos estelares.

En todo caso, no soy un experto en cosmología ni mucho menos. Así que si hay algún forero con más conocimientos o que pueda aportar más datos, le invito a que lo haga.

Tengo entendido, que de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, se deduce la posibilidad de que el Universo es finito (es decir tiene un tamaño determinado), pero al mismo tiempo ilimitado (es decir, no tiene bordes ni extremos).- En un Universo de este tipo, te coloques donde te coloques, pienso que el observador lo percibirá, como si estuviese siempre en el centro del mismo. 8-[ Que ansiedad me produce todo esto!!!!! :roll:

Rafa
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Mensajepor Rafa » 03 Abr 2006, 17:09

Hola a todos.

Gracias, alshain por tus amables respuestas a mis dudas. El símil de las personas gritando en la plaza para explicar la radiación de fondo está muy bien. La radiación persiste y se percibe ahora, 10.000 millones de años después. porque la velocidad de expansión del universo supera largamente a la velocidad de los fotones (¿correcto?). El hecho de que los fotones lleguen desde todas las direcciones se basa en que cualquier observador puede considerarse como centro del universo, tanto en el el universo primitivo como en el actual (¿es cierto esto?)

Lo que no entiendo es cómo una esfera de 3 dimensiones puede curvarse sobre sí misma en un espacio de 3 dimensiones, de forma que no tenga límites.

El tema de la forma del universo primitivo se suele omitir en los libros de divulgación. Sigue sin estar claro cuál era la forma geométrica del universo primitivo, si es que tiene sentido preguntarse esto. Si fuese una esfera, ¿podría calcularse el tamaño que tendría el universo en cualquier instante después del big bang? ¿Tendría sentido decir, por ejemplo, que a 1s después del bigbang el universo tenía, por ejemplo, 1m de radio? Sería de locos...

Aparte de tus explicaciones me ha sido muy ilustrativo un librito de divulgación que acabo de leer: “Los tres primeros minutos del Universo”, de Steven Weinberg, Alianza Editorial, Ciencia y Tecnología, que recomiendo a los no especialistas, como es mi caso. Está escrito en un estilo típico anglosajón: riguroso pero conciso e intencionadamente simple. Es del año 1977, y quizás esté ya algo atrasado, pero da una buena idea de lo que el traductor denomina ‘el modelo corriente’, que supongo que será lo que otros traducen como ‘modelo estándar’. No menciona el proceso inflacionario, ni la materia oscura. Por cierto, el autor atribuye el corrimiento al rojo de las galaxias remotas al efecto Doppler.

Un saludo
Rafa

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Mensajepor alshain » 03 Abr 2006, 20:21

Hola Rafa.

Rafa escribió:La radiación persiste y se percibe ahora, 10.000 millones de años después. porque la velocidad de expansión del universo supera largamente a la velocidad de los fotones (¿correcto?).

La radiación persiste básicamente porque el universo no tiene bordes por los que esta pueda desaparecer. Si el universo no es suficientemente grande deberíamos encontrar pautas de repetición en el fondo cósmico. Estudios así ya se han hecho, sin encontrar nada, y ponen por tanto una cota inferior a su tamaño.

Rafa escribió:El hecho de que los fotones lleguen desde todas las direcciones se basa en que cualquier observador puede considerarse como centro del universo, tanto en el el universo primitivo como en el actual (¿es cierto esto?)

Cierto.

Rafa escribió:Lo que no entiendo es cómo una esfera de 3 dimensiones puede curvarse sobre sí misma en un espacio de 3 dimensiones, de forma que no tenga límites.

Supongo que es imposible imaginarlo visualmente, pero ahí está la geometría de Riemann.

Rafa escribió:El tema de la forma del universo primitivo se suele omitir en los libros de divulgación. Sigue sin estar claro cuál era la forma geométrica del universo primitivo, si es que tiene sentido preguntarse esto.

Se sabe muy poco sobre la forma del universo y la relatividad general tampoco dice nada sobre ella.

Rafa escribió:Si fuese una esfera, ¿podría calcularse el tamaño que tendría el universo en cualquier instante después del big bang? ¿Tendría sentido decir, por ejemplo, que a 1s después del bigbang el universo tenía, por ejemplo, 1m de radio?

El radio de curvatura podría ser pequeño y el universo una esfera. La distancia para recorrerla podría ser de 1 cm, por ejemplo. Creo que sí tendría sentido.

Rafa escribió:Aparte de tus explicaciones me ha sido muy ilustrativo un librito de divulgación que acabo de leer: “Los tres primeros minutos del Universo”, de Steven Weinberg, Alianza Editorial, Ciencia y Tecnología, que recomiendo a los no especialistas, como es mi caso. Está escrito en un estilo típico anglosajón: riguroso pero conciso e intencionadamente simple. Es del año 1977, y quizás esté ya algo atrasado, pero da una buena idea de lo que el traductor denomina ‘el modelo corriente’, que supongo que será lo que otros traducen como ‘modelo estándar’.

Weinberg es un clásico, profundo, riguroso y con un estilo elegante.

Rafa escribió:No menciona el proceso inflacionario, ni la materia oscura.

Eran otros tiempos, en los que la cosmología del big-bang salía de una fase en la que datos y modelos habían estimado previamente la edad de universo en 4000 millones de años, algo menor que la edad de la tierra... La cosmología empezaba a tomar forma como ciencia precisa y ciertos problemas empezaban a perfilarse entonces.

Rafa escribió:Por cierto, el autor atribuye el corrimiento al rojo de las galaxias remotas al efecto Doppler.

Un error muy común, por suerte cada día menos.

Un saludo.

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