miércoles, 10 de abril de 2013

¿Qué conocemos y qué no conocemos del Universo?

El pasado martes 9 de abril, la doctora Mar Bastero Gil, profesora titular del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada impartió una conferencia en nuestro instituto titulada "Un paseo por el Universo en expansión".

La charla se inició destacando la importancia de la observación del cielo estrellado como primera forma de conocer el Universo y cómo a partir de ahí se ha llegado a observaciones realizadas desde sondas como la Planck que nos aportan información de cuando el Universo era muy joven, con apenas unos 300.000 años.

Recordó que el modelo que explica hoy el origen de Universo, propuesto por Gamow, Alpher y Herman, es el Big Bang, un modelo que propone que el Universo se originó en una gran explosión a partir de una estructura de volumen mínimo donde se condensaba toda la materia y la energía del universo y que, como consecuencia de ello, el universo se expande aunque a la vez se enfría. Destacó que lo importante de los modelos que se proponen para explicar cómo es y cómo se originó el Universo son las predicciones que se hacen a partir de ellos y si estas se confirman o no. 

Destacó que la teoría que describe la interacción gravitatoria es la relatividad general de Einstein, elegantemente representada en una ecuación matemática en la que un miembro representa la geometría del espacio tiempo mientras que el otro muestra el contenido de materia y energía del universo. De ésta se deduce que el ritmo de la expansión del Universo depende del contenido de materia y energía del mismo. Aunque inicialmente las ecuaciones indicaban que debía de estar en expansión, Einstein introdujo un valor, la constante cosmológica, para hacer que fuese estacionario. Aunque lo consideró el mayor error que cometió, como se vio posteriormente es un concepto que se ha vuelto a retomar. 

La confirmación de que el Universo estaba en expansión vino de las observaciones de Hubble. En 1929 midió la velocidad con la que se movían las galaxias comprobando que todas se alejan unas de otras. La representación de la velocidad frente a la distancia daba una recta cuya pendiente era la llamada constante de Hubble, la relación existente entre la distancia que separa a las galaxias y la velocidad con que se alejan entre sí. La estima de este valor ha ido mejorando a medida que lo han hecho las observaciones. 

Mar Bastero destacó que inicialmente el Universo era opaco. Inicialmente se formaron los núcleos atómicos y los electrones, ambos por separado. Cuando ambos se unieron para formar los átomos, la luz se desacopló de la materia y dio lugar a la radiación. Cuando esa luz inicial se emitió el Universo estaba muy caliente. En la actualidad, su temperatura es de unos 3 K, lo que da lugar a una radiación en el rango de las microondas. Justo lo que se observa y confirma una de las predicciones. Los primeros en detectar esta radiación fueron Penzias y Wilson, quienes intentaban eliminar un ruido de fondo que captaba una antena de telecomunicaciones y que venía de todas partes. Por este descubrimiento recibieron el premio Nobel.

La radiación que ellos detectaron era uniforme. Pero si el universo hubiese sido homogéneo no se podrían haber formado las estrellas y las galaxias. No debía de serlo y eso implicaría que debió haber fluctuaciones en la temperatura. Y esto es lo que han confirmado inicialmente los satélites COBE, WMAP y hace unas semanas Planck, cada uno mejorando la resolución del anterior. Las imágenes de estos muestran que la temperatura del universo no era homogénea, confirmando la heterogeneidad del universo que dio lugar a la estructura que presenta. Esta heterogeneidad coincide con la distribución observada de las galaxias en el cosmos.

La doctora Bastero destacó que vivimos en un universo esencialmente plano, en el que apenas un 5% está constituido por la materia ordinaria, un 27% es materia oscura y un 68% energía oscura.Explicó que la materia oscura se detecta de diversas formas. Una de ellas es observando la rotación de las galaxias. Atendiendo a la mecánica de Newton se puede calcular como debe decaer la velocidad de rotación de las galaxias a medida que nos alejamos del núcleo. El hecho de que este decaimiento sea inferior al esperado según la masa estimada a partir de la observación de la galaxia indica que debe existir una cantidad mayor de masa, inobservable puesto que no emite luz. Otra evidencia proviene de las lentes gravitacionales, grandes estructuras masivas que desvían los rayos de luz creando imágenes fantasma de galaxias.

La existencia de la energía oscura se ha deducido de la comprobación de que el Universo está acelerando su expansión. Estudiando supernovas, explosiones estelares en las que la estrella moribunda emite tanta luz como una galaxia, se cambia la escala de distancia para la estimación de la constante de Hubble, a la vez que nos vamos más atrás en el tiempo.Y supernovas lejanas resultan menos brillantes de lo que se esperaba, lo que indicaba que debáin estar aún más lejos y que el universo se debía de haber expandido más de los estimado. 

Comentó que de la materia oscura sabemos que tiene masa, que no tiene carga (no presenta interacción electromagnética) y presenta interacciones débiles con el resto de la materia. En cuanto a su constitución, no estaría formada por ninguna de las partículas subátomicas de las familias conocidas. Para la energía oscura existen muchos modelos, aunque ninguno ha confirmado la naturaleza de aquella. 

La expansión acelerada del Universo requiere introducir de nuevo la constante cosmológica, en un sentido contrario a cómo la planteó Einstein, en este caso para acelerar la expansión del universo. Es a lo que se ha llamado energía del vacío, a la a cual sería sensible dicha constante.

La estructura actual de universo se está conociendo gracias a las observaciones realizadas desde telescopios como DES (Darl Energy Survey) o Euclid  (ESA). Con estos telescopios se ha hecho un catálogo de un millón de galaxias que aparecen dispuestas en filamentos que muestran una gran coincidencia con los mapas obtenidos a partir del estudio del fondo de microondas por satélites como COBE, WMAP o Planck. Es otra de las predicciones que se confirma acerca del modelo que tenemos del Universo.


Concluyó la charla destacando la importancia de conocer la energía oscura para desvelar el futuro del Universo. Dependiendo de su magnitud las posibilidades son el colapso del universo, su expansión uniforme o la expansión acelerada que llevaría a un desgarramiento del mismo. Conocer, por tanto la composición del Universo será la clave para desentrañar su futuro.

9 comentarios:

  1. ¡Increíble la conferencia! Gracias a la doctora Mar Bastero Gil por habernos impartido esta charla sobre el Universo. Creo que para mí, por lo menos, ha sido muy interesante y me ha hecho ver esto de otra perspectiva. Me interesó mucho el tema sobre la materia y energía oscura , aún así me sigue resultando difícil de comprender.
    Los datos que nos aportó (de primera calidad), como los descubrimientos de los satélites o lás imágenes tomadas por ellos, hizo que las ideas se aclararan.
    Gracias sobre todo a Mar por haber respondido a nuestras preguntas, como la mía de los agujeros negros. Tengo otra pregunta que no pude hacer en la charla, ¿ sería posible dar con otro Unieverso paralelo igual que el nuestro? ¿Se podría encontrar eso o algo parecido en un futuro?

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  2. Esta charla me pareció muy interesante y gracias a ella ahora sé porque se habla de que el universo está en expansión y como se expande. Me resulto muy interesante la cantidad de datos que tenemos sobre ese 5 % del universo que conocemos, teniendo en cuenta que no conocemos la mayor parte del universo ya que está formado por materia oscura y energía oscura. Aún así tengo algunas preguntas: ¿Cómo es posible que conozcamos con tanta exactitud como estaba formado en sus inicios el universo? ¿Podría un universo paralelo a este darnos todas las respuestas a nuestras preguntas sobre la energía oscura y la materia oscura?
    Gracias por esta charla tan productiva.

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  3. Antes de todo dar las gracias a la doctora Mar Bastero Gil por la charla realizada sobre la expansión del universo. Sinceramente la charla fue bastante interesante porque me hizo conocer ciertas cosas que yo no sabia y saber lo que me rodea, lo que mas me sorprendió de la charla fue que vivíamos en un universo que del cual conocíamos el 5% de materia ordinaria 27% es materia oscura y un 68% energía oscura me parece sorprendente lo que no conocemos. Aun con la charla explicada me surgieron algunas preguntas: ¿ Si verdaderamente conociéramos mas materia oscura y energía oscura como seria nuestra forma de vivir?¿Se sabe con certeza el futuro del universo en su conjunto, o solo conocemos teorías que pueden guiarnos?
    Gracias por su atención.

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  4. Gracias por la charla Mar, fue una grata sorpresa que esta vez fuera una mujer la que nos hablara de un tema tan extenso y difícil de imaginar como puede ser el universo, ya que no es muy habitual encontrar a mujeres trabajando en el campo de la investigación.

    La conferencia fue interesante aunque muy compleja. Solo pude quedarme con una idea general del tema pero aún así me gustó bastante.
    Algo que realmente me llamó la atención del tema (aparte de los agujeros negros que fueron los protagonistas de la mayoría de las preguntas) fue que, a pesar de las grandes investigaciones que se han llevado y se están llevando a cabo aún no conocemos bien más que un pequeño porcentaje de nuestro universo, lo cual me hace plantearme si llegaremos a conseguir información más concreta en un futuro próximo y si España, con los recortes que está sufriendo en investigación podrá participar en descubrimientos sobre este campo.

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  5. La conferencia del pasado día 9 me pareció muy interesante y me aclaró mucho las ideas sobre el Universo en el que vivimos. Me llamó mucho la atención el tema de la energía y la materia oscura ya que sabía que nuestro Universo se expandía pero no sabía a qué era debido. El hecho de que sólo conozcamos un 5% del Universo hace que aumente la curiosidad por saber cómo es la parte que no conocemos. Me parece magnífico el trabajo de todos los científicos que están investigando para descubrirlo y espero que lo hagan pronto. Me gustaría dar las gracias a la Doctora Mar Bastero Gil por acercarnos este ``mundo´´ tan desconocido y hacer que lo entendiéramos aún con el esfuerzo que ello conlleva.

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  6. Lo primero de todo, dar las gracias a la Doctora Mar Bastero Gil por esta conferencia tan interesante sobre el Universo que se encuentra en expansión. Fue una conferencia muy interesante porque yo ya sabía que el Universo se encontraba en expansión pero desconocía las características de la materia oscura y la energía oscura y lo que influye en nosotros saber acerca de estos términos ya que nos ayudan a saber más cosas acerca de nuestro Universo y por medio de la energía oscura saber el futuro del Universo. Por otro lado, me llamó la atención como estudiando las supernovas y la luz que emiten se puede saber si se están alejando de nuestra galaxia y por tanto si el Universo se está expandiendo.
    Gracias por su esplendido trabajo.

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  7. Herminia Castillo Pérez18 de abril de 2013, 10:28

    En primer lugar, agradecer a la Dra. Mar Bastero su increíble conferencia acerca de la expansión del universo. Este tema, bien por el temario de clase o por los medios de comunicación es algo que puede parecer simple y muy conocido pero, después de esta charla se puede demostrar que esta afirmación es incorrecta. A pesar de los múltiples avances de la ciencia y de la gran investigación que se está llevando a cabo en este campo científico, sólo se conoce una pequeña porción del Universo, algo que me llamó mucho la atención. Por otro lado, me pareció muy interesante el tema de energía y materia oscura, y los agujeros negros, y las explicaciones de Mar sobre estos temas resultaron claras a pesar de la complejidad de la materia tratada.
    Gracias por su grata labor.

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  8. La conferencia de la Doctora Mar acerca del universo ha sido una de las conferencias mas detalladas a las que he podido asistir, fue una conferencia realmente interesante para mi que me encanta el tema del universo y todo lo que lo rodea. Bien es cierto que es un tema maravilloso pero a su vez realmente misterioso aun. Pensar que todo lo que vemos a nuestro alrededor constituye solo un 5% de toda la materia del universo es realmente alentador para seguir investigando acerca de la materia y energia oscura, por eso una de las cuestiones que me mas me inquieta sobre este tema es si la materia oscura se parece en algo a la materia que conocemos.
    Muchas gracias por la conferencia.

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  9. Adrián Bezares Villar7 de mayo de 2013, 4:31

    Me ha parecido muy interesante esta conferencia, ya que hemos entrado con profundidad, en el tema sobre el universo en expansión, ya estudiado anteriormente, en la asignatura de ciencias sobre el mundo contemporáneo. Nos han hablado muy detalladamente puntos ya vistos, en los que he podido aprender mas sobre ellos, como la teoría del Big Bang, la teoría de la relatividad de Albert Einstein, el efecto Doppler, la composición del universo, supernovas...
    Todo esto me ha abierto mas la mente desde el punto de vista del estudio del universo, como también aprender métodos de estudio de este, como el mandar telescopios al espacio. Son datos muy interesantes, que me han echo reflexionar sobre este tema.
    Muchas gracias a la Doctora Mar.

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