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Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

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  • Avanzado Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

    Todo lo que se sabe actualmente de Cosmología ( modelo ) se deduce de las ecuaciones de campo de la Relatividad General desarrollándolas a partir de la hipótesis de base del Principio Cosmológico, que afirma que a escalas lo suficientemente grandes el Universo es Isótropo y Homogéneo.

    El Principio Cosmológico es imprescindible para poder utilizar la métrica FLRW, simplificar el Tensor Energía-Momento y a partir de ahí deducir las Ecuaciones de Fridman que describen la evolución del Universo. De ahí la importancia capital de realizar medidas cada vez más finas que pudiesen desvelar la invalidez de ese fundamental principio, (aplicación pura y dura del método científico)

    Pues bien, el último y mejor análisis de los datos de la radiación de fondo de microondas CMB (Cosmic Microwave Background) recogidos por los satélites WMAP y Planck afirma en su abstract:

    “Including all degrees of freedom simultaneously for the first time, anisotropic expansion of the Universe is strongly disfavoured, with odds of 121000 : 1 against”

    "Incluyendo todos los grados de libertad de forma simultánea por primera vez, la hipótesis de expansión anisótropa del Universo resulta fuertemente desfavorecida, con probabilidades de 121000 : 1 en contra"


    El estudio lo han realizado en el University College de Londres: How isotropic is the Universe? y ha sido aceptado para su publicación en una próxima edición de la revista Physical Review Letters.

    Lo más importante (que yo entiendo) del estudio, es que han considerado todas las posibles maneras en las que pudiera haber una dirección privilegiada en el Universo y la “fotografía” de cómo cada una de esas maneras quedaría reflejada de forma diferente en el CMB. Entonces se han dedicado a intentar identificar cada una de esas “fotografías” en los datos reales proporcionados por WMAP y Planck.

    Por ejemplo, si el espacio se expandiese a diferentes velocidades a lo largo de diferentes direcciones, se observaría que la radiación del CMB procedente de diferentes direcciones presentaría un corrimiento hacia el rojo o hacia el azul diferente al de las otras regiones. Otro ejemplo, si el espacio tuviese un eje de rotación, aparecería una espiral en el mapa del CMB, etc,…

    Pues bien, el estudio descarta que en el CMB aparezca alguno de esos patrones de anisotropía con probabilidad 121000 : 1. Evidentemente no descarta anisotropías menores, pero el Principio Cosmológico sale notablemente reforzado.

    Saludos.
    Última edición por Alriga; 13/09/2016, 10:54:09. Motivo: Ampliar información
    "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

  • #2
    Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

    ¿No faltaría demostrar que es también homogéneo?. Lo cual parece menos probable, dado la gran cantidad de estructuras de gran escala en el universo.
    Cuanto más estudio, más sé lo que ignoro.

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    • #3
      Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

      Escrito por Fortuna Ver mensaje
      ... ¿No faltaría demostrar que es también homogéneo? ...
      Entiendo que si no fuese homogéneo y aún así nosotros lo vemos isótropo, eso significaría que estamos en un punto privilegiado, una especie de "centro" a partir del cual la inhomogeneidad tiene simetría esférica. Y esa casualidad parece difícil de defender, supongo que por eso se le da mayor importancia a la isotropía que a la homogeneidad, dado que si no estamos en un punto privilegiado del Universo, la isotropía implica la homogeneidad.

      Por otro lado, en relación con el tema, leí en algún lugar hace tiempo que hay un teorema matemático que dice que si en el espacio tridimensional hay isotropia en 3 puntos diferentes, ello implica que el espacio es homogéneo. No sé si nuestros amigos matemáticos nos iluminarán más sobre eso o si ese teorema tiene alguna relevancia en este caso.

      Saludos.
      Última edición por Alriga; 12/09/2016, 16:15:00. Motivo: Mejorar explicación
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      • #4
        Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

        Escrito por Fortuna Ver mensaje
        ¿No faltaría demostrar que es también homogéneo?.
        Eso mismo me lo han explicado y debatido en este hilo,

        A bajas escalas ya sabemos que no es homogéneo, y lo que hay que demostrar es que si lo es a grandes escalas, los superestructuras de cúmulos de galaxias, desafían esa posibilidad, entonces la definición de homogéneo o heterogéneo pasa a depender de donde ponemos nuestra cota subjetiva pues en realidad hay que definir cuál es el tamaño mínimo de una inhomogeneidad, es decir una porción del universo que sea claramente diferente de otra del mismo tamaño, observada a la misma distancia.
        Hoy el límite es 370 Mpc de longitud.
        Si se siguen encontrando de estas estructuras diseminadas por todo el universo observable , van a convertirse en factor común y lo podrán catalogar de homogéneo a grandes escalas.

        Y mas allá de eso hay que probar si dichas regiones poseen propiedades tan disímiles que no es posible aplicar el modelo

        Comentario


        • #5
          Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

          Francis acaba de publicar un post sobre el tema: Cuantifican la isotropía de la expansión cósmica

          Esta vez, en La web de Física le hemos sacado casi 24 horas de ventaja

          Saludos.
          "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

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          • #6
            Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

            Escrito por Fortuna Ver mensaje
            ¿No faltaría demostrar que es también homogéneo?
            Por lo (poco) que entendí de este otro estudio, parece que no es tarea fácil.

            Comentario


            • #7
              Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

              Escrito por Jaime Rudas Ver mensaje
              Por lo (poco) que entendí de este otro estudio, parece que no es tarea fácil.
              Entiendo que el estudio que enlazas afirma básicamente lo mismo que yo decía en mi comentario #3 :

              La homogeneidad solo puede deducirse de la Isotropía observada, si además aceptamos el Principio de Copérnico cuyo enunciado es que nosotros no nos encontramos en ningún punto privilegiado del Universo.


              Saludos.
              "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

              Comentario


              • #8
                Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

                Escrito por Alriga Ver mensaje
                Por ejemplo, si el espacio se expandiese a diferentes velocidades a lo largo de diferentes direcciones, se observaría que la radiación del CMB procedente de diferentes direcciones presentaría un corrimiento hacia el rojo o hacia el azul diferente al de las otras regiones. Otro ejemplo, si el espacio tuviese un eje de rotación, aparecería una espiral en el mapa del CMB, etc,…
                Hola Alriga has observado la imagen del blog de Francis ... la que extrajo de arxiv.....como ha cada paso que intento aprender me atasco, me preguntaba a que se debe la espiral de los campos E y B polarizados???,

                Me he hecho esta idea de lo que afirman y es que en realidad existe una pequeña anisotropía en la expansión y se debe magnificar (multiplicar el valor real) en un factor de 30 o 100 veces para que se forme el patrón espiral que la harían visible con los instrumentos actuales, y se observa que también de ese modo no aparece un "pelo en la sopa" es decir una heterogeneidad visible en el mapa, o una desviación de los bordes de la espiral..., en forma de uno o varios "grumos visibles".

                Si bien esto no es prueba a favor de la homogeneidad a grandes escalas, muestra que todavía no se ha hallado ninguna prueba en contra, por lo que las bases del principio cosmológico están intactas.
                Última edición por Richard R Richard; 13/09/2016, 18:21:30.

                Comentario


                • #9
                  Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

                  Escrito por Richard R Richard Ver mensaje
                  Hola Alriga has observado la imagen del blog de Francis ... la que extrajo de arxiv.....como ha cada paso que intento aprender me atasco, me preguntaba a que se debe la espiral de los campos E y B polarizados???,
                  Pues siento no poder ayudarte, pues yo tampoco entiendo el significado.
                  Saludos.
                  "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

                  Comentario


                  • #10
                    Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

                    Escrito por Alriga Ver mensaje
                    Pues siento no poder ayudarte, pues yo tampoco entiendo el significado.
                    Saludos.
                    Por eso este foro es excelente!!!!. Tu, como muchos de los foreros entre los que me incluyo, al menos, reconocemos cual es el límite de lo que conocemos y nos atrevemos a contestar o sugerir, Francis borra las preguntas y listo el pollo!!!!!.

                    - - - Actualizado - - -

                    Ahora que veo la respuesta dada por Francisco Villatoro, en su blog, me doy cuenta que El grafico compara la señal recibida con otra hipotetica. Es decir una mezcla de datos reales con los esperados si hubiera anisotropia...

                    El resultado es que aunque se magnifique la amplitud de la señal recibida no aparece un patron de anisotropía, como era de esperarse es la prueba grafica relacionada con el tema.

                    Gracias por avisarme que había respuesta, no se porque no la había visto ayer.

                    Le debo una disculpa al señor.

                    Saludos
                    Última edición por Richard R Richard; 19/09/2016, 03:17:21.

                    Comentario


                    • #11
                      Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

                      Viendo este video



                      pude comprender un poco más, de lo que es la polarización de la luz observada en la foto del fondo de microondas


                      Haz clic en la imagen para ampliar

Nombre:	Modos+B.+Ondas+gravitacionales+en+la+radiaci%u0025C3%u0025B3n+de+fondo+de+microondas-3.png
Vitas:	1
Tamaño:	305,8 KB
ID:	303726

                      Esta es la que se ha recibido y no el patrón en espiral que es lo que se espera ver si hubiera anisotropía.


                      El video no tiene desperdicio, sirve de repaso a varias teorías que ya hemos hablado en otros hilos,lo relacionado con el arranca a los 7:30 min

                      Se pueden poner los subtítulos en la traducción automática al español.



                      Saludos

                      Comentario


                      • #12
                        Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

                        ¿Cuándo fue tomada la imagen de la polarización del fondo cósmico?
                        Ahora bien, supongo que en la imagen de la radiación, la diferencia de intensidad está realmente exagerada. Son unos pocos de microkelvin de diferencia entre los puntos azules y los puntos rojos ¿no?

                        Si el comienzo del universo es isotrópico, con una pequeña diferencia de temperatura de mirokelvin pero uniformemente distribuidas. ¿cómo es posible la formación de sistemas si la gravedad teoricamente era uniforme? y como se menciona en el video fueron las fluctuaciones cuánticas y por lo tanto la gravedad actuando en forma cuántica. Eso fue lo que más me quedó de ese video.
                        AB * {Log}_{2} (1+\dst \frac{S}{N })

                        Comentario


                        • #13
                          Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

                          Escrito por Julián Ver mensaje
                          ... ¿Cuándo fue tomada la imagen de la polarización del fondo cósmico? ...
                          Los datos que han permitido construir esa imagen de estereoradianes del fondo de microondas observado desde la Tierra, fueron tomados por el Satélite Planck, que fue explorando todo el cielo sistemáticamente entre 2009 y 2012

                          Escrito por Julián Ver mensaje
                          ... supongo que en la imagen de la radiación, la diferencia de intensidad está realmente exagerada. Son unos pocos de microkelvin de diferencia entre los puntos azules y los puntos rojos ¿no? ...
                          Correcto, del orden de 10 microKelvin

                          Escrito por Julián Ver mensaje
                          Si el comienzo del universo es isotrópico, con una pequeña diferencia de temperatura de mirokelvin pero uniformemente distribuidas. ¿cómo es posible la formación de sistemas si la gravedad teoricamente era uniforme? y como se menciona en el video fueron las fluctuaciones cuánticas y por lo tanto la gravedad actuando en forma cuántica. Eso fue lo que más me quedó de ese video.
                          Esas pequeñas diferencias indicaban lugares de mayor densidad, que actuaron como atractores gravitatorios de la masa de las cercanías. Y como esas diferencias de densidad estaban uniformemente distribuidas, han dado lugar a cúmulos de galaxias uniformemente distribuidos, (todo desde un punto de vista estadístico, claro)

                          No sé los detalles matemáticos, pero sé que aplicando la Relatividad General al modelo estándar , partiendo de esas pequeñas anisotropías han sido capaces de simular muy realísticamente la formación de Estrellas y Galaxias, mira aquí: Illustris (eso sí, con 16 millones de horas de CPU)



                          Que la formación de estrellas y galaxias se originó por pequeñas anisotropías de densidad y que éstas deberían haber dejado una huella previa y podrían observarse en el CMB, fue una predicción de George Smoot. Cuando el satélite COBE, (antecesor más primitivo del Planck, de menor precisión 1989-1996) certificó su existencia por primera vez, puso los cimientos para que G. Smoot recibiera el Premio Nobel de Física en 2006. Es muy conocido el libro de Smoot "Arrugas en el tiempo" en donde relata sus descubrimientos a nivel divulgativo.

                          Saludos.
                          Última edición por Alriga; 26/09/2016, 17:42:35. Motivo: Mejorar información
                          "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

                          Comentario


                          • #14
                            Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

                            la formación de estrellas y galaxias se originó por pequeñas anisotropías de densidad y que éstas deberían haber dejado una huella y podrían observarse en el CMB, fue una predicción de George Smoot
                            ¿cual fue la causa de esas pequeñas anisotropías? ¿fluctuaciones cuánticas? suponiendo que en el dt luego del bigbang la densidad era uniforme y estadísticamente a su vez las fluctuaciones deberían ser uniformes por lo que debería haber un mecanismo que rompa esa total isotrópía, la gravedad cuántica se menciona en ese video. ¿hay algún mecanismo ya descrito para eso?
                            AB * {Log}_{2} (1+\dst \frac{S}{N })

                            Comentario


                            • #15
                              Re: Los últimos análisis del Fondo Cósmico de Microondas refuerzan la hipótesis de Isotropía del Universo

                              Escrito por Julián Ver mensaje
                              ... ¿cual fue la causa de esas pequeñas anisotropías? ...
                              Recuerda que lo raro no es que haya inhomogeneidades. Lo realmente raro que parece inexplicable es que sea tan homogéneo. La radiación del CMB nos llega de diferentes porciones del Universo que nunca han estado en contacto entre ellas, pues después de aparecer se han separado siempre entre ellas a mayor velocidad que la luz. ¿Como saben cada una de esas partes que han de tener la misma composición espectral y solo deben diferir de las otras en microKelvin?

                              Esto es lo que se conoce como Problema del horizonte


                              Escrito por Julián Ver mensaje
                              ... ¿cual fue la causa de esas pequeñas anisotropías? ¿fluctuaciones cuánticas? ... debería haber un mecanismo que rompa esa total isotropía ... ¿hay algún mecanismo ya descrito para eso? ...
                              Una de las soluciones propuestas al problema del horizonte es la inflación. No importa lo diferente que fuese una parte de otra en el Universo anterior a la Inflación. Ésta lo aplanó y lo homogeneizó todo.

                              Pero aun así el Campo Inflatón que fue el que produjo la inflación al ser un campo cuántico, por muy homogeneizador que fuese debió tener fluctuaciones cuánticas: esas fluctuaciones del campo inflatón son las semillas primero de las inhomogeneidades en el CMB y después de las diferencias de densidad que causaron la formación de los cúmulos de galaxias.

                              (Desafortunadamente, yo no domino para nada las matemáticas de la inflación, por lo que solo puedo orientarte a nivel divulgativo)

                              Escrito por Julián Ver mensaje
                              ... gravedad cuántica ...
                              No sé lo que dice el vídeo sobre eso, pero recuerda que a día de hoy la Gravedad Cuántica no existe. El mejor esbozo que intenta parecerse a eso son las Supercuerdas, que todavía están en mantillas y de momento no predicen nada. Todo el mundo sueña con la Gravedad Cuántica, pero por ahora, nada

                              Resumen: Actualmente, la hipótesis con mayor reputación entre los cosmólogos que explicaría porqué el Universo tiene geometría plana y era tan homogéneo al principio, (aunque con pequeñas inhomogeneidades), es la Inflación

                              Saludos.
                              Última edición por Alriga; 04/07/2018, 14:49:28. Motivo: Mejorar expresión
                              "Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch! "

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