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Espacio y origen del BigBang

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  • #16
    Re: Espacio y origen del BigBang

    Escrito por john500 Ver mensaje
    A mi me encanta todo esto del Big Bang, pero quiero aclararme como es que es la teoria actual.
    Fue una inflacion en donde toda la materia y energia ya estaban en un punto infinitesimal y el espacio se expandió entre ellas? O no habia nada y de la nada se inflo todo? O fue una implosión en todos los puntos? O que es lo que esta aceptado hoy en dia?
    Porque la divulgacion me confunde aveces.
    Lo que hay que entender es que el big bang no es una teoría del origen del universo, sino una teoría acerca de su evolución después de crearse. El origen no queda accesible a las teorías actuales; y cualquier intento divulgativo de explicar el origen del universo es especulación, no una teoría aceptada y probada experimentalmente.

    En la teoría actual más aceptada (y con grandes pruebas experimentales), el universo desde su origen siempre ha sido infinito y ha constado del mismo número de puntos. Ahora bien, por efecto de la expansión, la distancia entre esos puntos ha ido creciendo (sin que los puntos en si se muevan, aunque parezca paradógico, la curvatura del espacio-tiempo lo hace posible). La expansión (y el big bang) es algo que ocurre en todos los puntos del universo a la vez.

    Durante los primeros tiempos, el universo no contenía la materia que contiene ahora. Probablemente contenía partículas con muy alta energía, que se fueron enfriando y diluyendo con la expansión. Según las teorías desarrolladas en los últimos 20 años, el universo pasó por una fase de expansión muy rápida (donde la distancia entre dos puntos fijos se multiplicó por, como mínimo, por (esto son 65 e-foldings) en fracciones de segundo. La energía para esta expansión exponencial (que recibe el nombre de "inflación") salió probablemente de el decaimiento de un campo cuántico desde un valor metastable hasta otro más estable (como si una pelota cae por la ladera, perdiendo energía potencial y ganando energía cinética). En las últimas fases de la inflación, la energía se fue disipando en forma de un recalentamiento del universo (como el rozamiento de la pelota provoca que se caliente). Este recalentamiento generó una sopa increíblemente densa y caliente de partículas, conocida como sopa de quarks.

    Al enfriarse, los quarks se fueron juntando para crear nucleones (protones y neutrones). Al enfriarse más, los nucleones se juntaron para formar núcleos (sobre todo H, algo de He y poca cosa más), esta es la fase de nucleo síntesis. Y con todo estos estamos aproximadamente unos tres segundos después del origen. El universo seguía demasiado caliente como para que los neutrones quedaran ligados a los núcleos, así que estamos en fase de plasma.

    Aproximadamente unos 377 mil años después, la temperatura baja lo suficiente como para permitir que los electrones caigan a los núcleos y se formen, por primera vez, átomos. Gracias a que son neutros, por primera vez la luz puede atravesar el universo, se vuelve transparente; toda la radiación que existía en aquellos momentos sobrevive hoy en día (la llamamos fondo cosmológico de microondas).

    A medida que sigue bajando la densidad, se forman unos cuantos grumos gravitacionales. La energía gravitacional perdida cuando los grumos se condensan los caliente, hasta el punto que alcanzan la temperatura crítica para empezar a fusionar núcleos. La energía extraída de esa fusión produce una ingente cantidad luz. Nacen las primeras estrellas. La radiación emitida de estas estrellas vuelve a ionizar gran parte de la materia (si bien ahora ya no ocupa todo el universo, sino que ha ido colapsando en grumos poco a poco).

    Las estrellas que se han ido formando se van agrupando gravitacionalmente en grandes formaciones estelares y de gas. Se forman las galaxias. Las primeras estrellas explotan en supernovas. En esas explosiones se diseminan al espacio los núcleos más pesados que se han ido creando en la estrella gracias al proceso de fusión durante la vida de la estrella (ahora bien, los núcleos más pesados que el hierro se crean por la inmensa presión ejercida por la propia explosión, no durante la vida de la galaxia). Los átomos más pesados diseminados de esta forma contaminan las nubes de gas a partir de las cuales se forman las nuevas generaciones de estrellas.

    Desde que terminó la inflación (muy al principio), la expansión había sido cada vez más lenta. Si bien, en esta fase tardía del universo se empezó a notar una ligera aceleración, si bien no tan increíblemente rápida como la inflación original. El motivo de esta aceleración continúa siendo uno de los grandes problemas abiertos en cosmología.

    La existencia de nuevos elementos hace posible la aparición de planetas no formados únicamente con gas; así como la aparición de estructuras formadas por átomos pesados que son capaces de moverse de forma autónoma y explicarse entre ellos esta historia a través de algo que llaman Internet. Polvo de estrellas, como decía Sagan.
    Última edición por pod; 22/08/2012, 10:55:18.
    La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
    @lwdFisica

    Comentario


    • #17
      Re: Espacio y origen del BigBang

      [FONT=arial black][/FONT][FONT=arial black][/FONT][FONT=arial]Disculpad mi intromisión en el foro, ya que solo soy un ingeniero metalurgista cuya pasión es la cosmología. No soy un experto en física y aceptaré las críticas de quienes poseen conocimientos superiores; sin embargo, a fin de que este debate siga su curso, ya que nos podría ayudar a desentrañar algunos de los misterios asociados a la "singularidad y al Big Bang", me atrevo a sugerir que considerando que los agujeros negros son a su vez "singularidades", pueda provenir el origen del Big Bang desde una "singularidad (ó suma de singularidades) agujero negro hiper masivo".
      Esto no se opondría a la relatividad general ni a la física de partículas y a pesar que entre ellas, siga "penando" la fuerza de gravedad, no representa ésta un problema si un hiper agujero negro explotase originando desde la singularidad el espacio, el tiempo, la energía y la materia, todas ellas retenidas más allá del horizonte de sucesos del agujero negro, invisibles para el universo, pero existentes en un medio físico que aún no hemos podido determinar con precisión.
      Gracias por permitirme participar.
      [/FONT]
      Última edición por Al2000; 22/08/2012, 16:46:48. Motivo: Remover formato.

      Comentario


      • #18
        Re: Espacio y origen del BigBang

        Escrito por Rene Valen Ver mensaje
        [FONT=arial]Disculpad mi intromisión en el foro, ya que solo soy un ingeniero metalurgista cuya pasión es la cosmología. No soy un experto en física y aceptaré las críticas de quienes poseen conocimientos superiores; sin embargo, a fin de que este debate siga su curso, ya que nos podría ayudar a desentrañar algunos de los misterios asociados a la "singularidad y al Big Bang", me atrevo a sugerir que considerando que los agujeros negros son a su vez "singularidades", pueda provenir el origen del Big Bang desde una "singularidad (ó suma de singularidades) agujero negro hiper masivo".
        Esto no se opondría a la relatividad general ni a la física de partículas y a pesar que entre ellas, siga "penando" la fuerza de gravedad, no representa ésta un problema si un hiper agujero negro explotase originando desde la singularidad el espacio, el tiempo, la energía y la materia, todas ellas retenidas más allá del horizonte de sucesos del agujero negro, invisibles para el universo, pero existentes en un medio físico que aún no hemos podido determinar con precisión.
        Gracias por permitirme participar.
        [/FONT]
        El tipo de singularidad del big bang es muy diferente a la de los agujeros negros. Técnicamente decimos que la primera es tipo espacio tiempo que la otra es tipo espacio. En lenguaje más común, significa que una no tiene duración pero ocupa todo el espacio; mientras que la otra no tiene extensión pero ocupa todo el tiempo (por lo menos, todo el tiempo entre su creación y evaporación). Lo primero (la del big-bang) es muy extraña, ya que no estamos muy acostumbrados a cosas que tienen extensión pero no duración (en física teórica puede haber más ejemplos, pero sigue siendo algo raruno). Por contra, lo segundo es muy común: todas las partículas lo cumplen, ocupan un punto y viven desde que nacen hasta que mueren.

        En definitiva, las singularidades son de tipos muy diferentes, así que es poco probable que tengan el mismo origen. Eso sí, en ambos casos tienen el mismo significado: las teorías no funcionan en ese rango. Cuando tengamos una buena teoría de la relatividad cuántica, entonces (esperemos) dejaremos de tener singularidades.
        La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
        @lwdFisica

        Comentario


        • #19
          Re: Espacio y origen del BigBang

          Hola pod, sólo te scribo para decirte que he leído varias veces x el foro que dices que 'el espacio siempre ha sido infinito y que lo sigue siendo' (supongo que te refieres a su tamaño) y personalmente no estoy de acuerdo con eso. De hecho, independientemente de mi opinión, creo que alguna vez también leí que se dijo que el modelo lambda-cdm decía lo mismo y realmente no es así (si piensas que realmente sí que lo dice ya sabes que puedes ponernos las correspondientes referencias).

          Si quieres desarrolla tu idea y añade las referencias que creas convenientes y cuando lo hagas ya entramos a fondo en el tema xD.

          Salu2!

          Comentario


          • #20
            Re: Espacio y origen del BigBang

            Escrito por Drell Yan Ver mensaje
            Hola pod, sólo te scribo para decirte que he leído varias veces x el foro que dices que 'el espacio siempre ha sido infinito y que lo sigue siendo' (supongo que te refieres a su tamaño) y personalmente no estoy de acuerdo con eso. De hecho, independientemente de mi opinión, creo que alguna vez también leí que se dijo que el modelo lambda-cdm decía lo mismo y realmente no es así (si piensas que realmente sí que lo dice ya sabes que puedes ponernos las correspondientes referencias).

            Si quieres desarrolla tu idea y añade las referencias que creas convenientes y cuando lo hagas ya entramos a fondo en el tema xD.

            Salu2!
            ola drey ian, asias x scrivime. xD

            No me refiero exactamente al tamaño, sino a la "cantidad de puntos" que contiene (entrecomillado porque es una expresión de divulgación), lo que ocurre es que cambia la distancia entre esos puntos. Con infinito queremos decir: 1. no tiene limites, si avanzamos en una dirección nunca llegamos a una frontera; y 2. no es cerrado, si avanzamos en una dirección nunca volvemos al punto de partida. Obviamente, en el momento en que el factor de escala tiende a cero, la distancia entre cualquier par de puntos es cero; en ese caso el "tamaño" seria cero. No obstante, incluso en ese caso, el universo sigue siendo infinito según los dos criterios anteriores. Una cosa es la variedad y otra la métrica que define la distancia entre puntos.

            No hace falta ir al lambda-cdm. Cualquier universo FRW cumple con lo que digo (excepto si la curvatura es negativa, claro, en cuyo caso el espacio cerrado y finito).

            Mi forma de explicarlo proviene básicamente (con aportaciones propias) de las clases del catedrático de la UB Eduard Salvador, reconocido como uno de los mayores expertos en cosmología del país. Creo que también ha colaborado en alguna obra de divulgación; recuerdo una en que aparecía con Jorge Wagensberg (director del museo de la ciencia de Barcelona y reconocido divulgador) y Eudald Carbonell (arqueólogo de atapuerca, si no me equivoco). Creo que el autor principal del libro era el periodista Jordi Llompart, que entrevistaba a los tres científicos. Difícilmente encontrarás explicaciones divulgativas en artículos de investigación.

            La explicación se basa en un simple hecho. Si tomamos un universo FRW podemos tomar las diferentes hipersuperficies de tiempo cosmológico constante (la tipica foliación). La diferencia entre ellas es la escala, obviamente. Podemos hacer, fácilmente, un isomorfismos entre los puntos de cada una de estas hiper-superficies. Por lo tanto, a todos los efectos, podemos decir que "son los mismos puntos". Esto queda puesto aún más en evidencia si en vez de las coordenadas usuales, utilizamos las coordenadas comóbiles (yo siempre las he visto con el símbolo , aunque supongo que puede variar; básicamente es hacer un cambio de coordenadas en la métrica de forma que el factor de escala quede absorbido dentro de los diferenciales, similar a lo que se hace con el tiempo conforme). En estas coordenadas, cada punto del espacio tiene siempre las mismas coordenadas independientemente de la expansión. Sin embargo, la distancia entre diferentes puntos sigue aumentado (obviamente, eso no depende de las coordenadas utilizadas). Todo esto lo puedes encontrar en cualquier libro de cosmología básica.

            Este argumento sigue siendo válido mientras lo sea FRW. Es decir, mientras la relatividad siga siendo correcta. Si te fijas, siempre que hablo de estas cosas procuro dejar bien claro que la singularidad implica que nuestras teorías no son válidas a su alrededor (y, por lo tanto, todo lo que digo yo también). Precisamente, por ese motivo el que siempre digo que el big bang, en cualquiera de sus modelos (incluido el lambda-cmd) no es una teoría del origen del universo, sino de su evolución. En cualquier momento de la historia cosmológica en que sea válido el modelo lambda-cdm (con k=0), su métrica es la de FRW y por tanto es infinito.
            Última edición por pod; 23/08/2012, 12:38:24.
            La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
            @lwdFisica

            Comentario


            • #21
              Re: Espacio y origen del BigBang

              Escrito por pod Ver mensaje
              ola drey ian, asias x scrivime. xD

              xDD

              No me refiero exactamente al tamaño, sino a la "cantidad de puntos" que contiene.

              Ok entonces stoy de acuerdo y grax x aklarar xD.
              Salu2!

              Comentario


              • #22
                Re: Espacio y origen del BigBang

                Entonces el universo es hipóteticamente infinito en la medida que puede expandirse indefinidamente.
                ¿pero así y todo siempre tendría un límite dado al punto de expansión máxima alcanzado al momento?

                Comentario


                • #23
                  Re: Espacio y origen del BigBang

                  Entonces el universo es hipóteticamente infinito en la medida que puede expandirse indefinidamente.
                  Si exactamente pero hago una aclaración, infinito no es un número, una magnitud sino una idea, un concepto de algo muy muy grande.

                  ¿pero así y todo siempre tendría un límite dado al punto de expansión máxima alcanzado al momento?
                  Cuando los astrofísicos dicen los límites de el universo se refieren al universo conocido, hasta donde podemos observar. Es más que posible que existan más cuerpos estelares pero cuya radiación no ha llegado hasta esta parte del universo.
                  Igualmente y no entrando tanto en cuestiones de convenciones y definiciones si hay límites en el universo es hasta donde existe la materia. Yo soy partidario que el espacio depende de los cuerpos pero eso es algo que no sabemos con certeza ya que para eso tendriamos que conocer un espacio sin cuerpos. De igual manera no podemos decir que el espacio es algo independiente de los cuerpos. Por ejemplo, si en el universo hipotético existiera solamente un cuerpo todo el espacio sería la extensión de ese cuerpo ya que no hay otra cosa para la cual se pueda fijar una distancia
                  Por más bella o elegante que sea la teoría, si los resultados no la acompañan, está mal.

                  Comentario


                  • #24
                    Re: Espacio y origen del BigBang

                    Pero si el universo se esta expandiendo en todos los puntos... Porque no veo que la luna, el sol o Marte se vayan lejos? Si la expansion es en todos los puntos porque en el sistema solar no ??

                    Comentario


                    • #25
                      Re: Espacio y origen del BigBang

                      Escrito por john500 Ver mensaje
                      Pero si el universo se esta expandiendo en todos los puntos... Porque no veo que la luna, el sol o Marte se vayan lejos? Si la expansion es en todos los puntos porque en el sistema solar no ??
                      Esto ya ha sido citado en otros hilos.

                      La respuesta es que esa "dilatación" del espacio se puede apreciar a distancias muy, pero que muy lejanas. A la escala del Sistema Solar, nuestra galaxia e incluso a la escala de nuestro grupo de galaxias, la gravedad ejerce una fuerza mucho mayor que la de la expansión. Las galaxias siguen su vida sin siquiera "notar" el efecto de expansión. Solo se puede apreciar porqué las galaxias muy lejanas, cada vez están aún más lejanas.

                      Saludos.

                      Comentario


                      • #26
                        Re: Espacio y origen del BigBang

                        Escrito por CFK Ver mensaje
                        Entonces el universo es hipóteticamente infinito en la medida que puede expandirse indefinidamente.
                        ¿pero así y todo siempre tendría un límite dado al punto de expansión máxima alcanzado al momento?
                        Es infinito en el siguiente sentido: Imagínate que pudiéramos congelar el tiempo y "movernos" por el espacio a voluntad (como si fuera una foto, una instantánea de todo el espacio a la vez, que pudiéramos recorrer sin que pase el tiempo). Si nos moviéramos en ese espacio congelado en una dirección concreto, no encontraríamos ninguna frontera ni limite. De hecho, nunca encontraríamos una región que tenga un aspecto diferente a cualquier otra región.

                        Escrito por guibix Ver mensaje
                        Esto ya ha sido citado en otros hilos.

                        La respuesta es que esa "dilatación" del espacio se puede apreciar a distancias muy, pero que muy lejanas. A la escala del Sistema Solar, nuestra galaxia e incluso a la escala de nuestro grupo de galaxias, la gravedad ejerce una fuerza mucho mayor que la de la expansión. Las galaxias siguen su vida sin siquiera "notar" el efecto de expansión. Solo se puede apreciar porqué las galaxias muy lejanas, cada vez están aún más lejanas.

                        Saludos.
                        Correcto. Es un fenómeno que se llama "relajación gravitatoria de la expansión". Un ejemplo divulgativo que me gusta utilizar:

                        A menudo se compara la expansión con el inflado de un globo. Ciertamente, si pintamos dos puntos en la superficie de un globo y lo inflamos, la distancia entre ambos puntos aumentará (sin que esos puntos se muevan). Imagínate que en vez de pintar puntos, pegamos un par de pegatinas, al inflar el globo las fuerzas de cohesión interna de cada una de estas pegatinas mantendrá su tamaño, pero se separarán entre si. Esto es exactamente lo que pasa con la expansión.

                        Cuando hablamos de cosmología, nos referimos a escalas muy grandes del universo. Mayores que las galaxias. Incluso mayores que los cúmulos de galaxias. Se suele aceptar que la escala a partir de la cual se notan los efectos cosmológicos es la de los super-cúmulos (es decir, cúmulos de cúmulos de galaxias). Si nos centramos en la escala de los super-cúmulos, entonces el universo está en expansión y su geometría es plana.
                        La única alternativo a ser Físico era ser etéreo.
                        @lwdFisica

                        Comentario


                        • #27
                          Re: Espacio y origen del BigBang

                          Pero porque mientras mas lejos este algo... Con mayor rapidez se aleja de nosotros?

                          Comentario


                          • #28
                            Re: Espacio y origen del BigBang

                            Escrito por john500 Ver mensaje
                            Pero porque mientras mas lejos este algo... Con mayor rapidez se aleja de nosotros?
                            Sí. Piensa en lo del globo: los puntos más alejados entre si, más rápidamente se separan. Pero recuerda que eso se observa en escalas muuuy grandes.

                            Imagina un cubo con una matriz de puntos separados una distancia . Si por ejemplo duplicas esa distancia entre los puntos, entonces la distancia entre dos puntos consecutivos pasa de a . Pero la distancia entre entre un punto y otro "a dos puntos" de distancia pasa de a . Como ves, entre esos dos momentos todas las distancias se han duplicado, por lo que las distancias largas han crecido más que las cortas. Solo es un tema de geometría, no tiene ningún "secreto".

                            Salud.

                            Comentario


                            • #29
                              Re: Espacio y origen del BigBang

                              Escrito por pod Ver mensaje
                              El tipo de singularidad del big bang es muy diferente a la de los agujeros negros. Técnicamente decimos que la primera es tipo espacio tiempo que la otra es tipo espacio. En lenguaje más común, significa que una no tiene duración pero ocupa todo el espacio; mientras que la otra no tiene extensión pero ocupa todo el tiempo (por lo menos, todo el tiempo entre su creación y evaporación). Lo primero (la del big-bang) es muy extraña, ya que no estamos muy acostumbrados a cosas que tienen extensión pero no duración (en física teórica puede haber más ejemplos, pero sigue siendo algo raruno). Por contra, lo segundo es muy común: todas las partículas lo cumplen, ocupan un punto y viven desde que nacen hasta que mueren.

                              En definitiva, las singularidades son de tipos muy diferentes, así que es poco probable que tengan el mismo origen. Eso sí, en ambos casos tienen el mismo significado: las teorías no funcionan en ese rango. Cuando tengamos una buena teoría de la relatividad cuántica, entonces (esperemos) dejaremos de tener singularidades.
                              Hola a todos. Yo también soy un gran aficionado a estos temas. Por desgracia carezco de la base científica necesaría para comprender algunas cosas y quizá también para hacer las preguntas correctas, pero lo intentaré. Al igual que Rene Valen llevo años preguntándome como es posible que 2 sucesos tan extraordinarios y con tantísimas similitudes entre ellos como son el Big Bang y los agujeros negros no tengan sin embargo ninguna relación aparente. Las respuestas de Pod (gracias por lo bien que explicas conceptos tan complejos) y de otros físicos con los que he hablado antes del tema no me parecen suficientemente contundentes como para rechazar de un plumazo lo que a mí se me antoja que parecieran como 2 caras de la misma moneda. Que sean singularidades aparentemente distintas puede ser debido simplemente al hecho de que las miramos desde posiciones diferentes. Perdonad si me muevo en un ambito excesivamente especulativo para un foro de física, pero es en donde creo que podría aportar algo, porque donde las leyes de la física conocidas no sirven, es decir, en las singularidades, es donde quizá más puede servir la imaginación y la intuición de un lego en la materia como yo.
                              Y ahora las preguntas: ¿ existen estudios científicos, teorías, hipótesis, que contemplen la posibilidad de una conexión física entre agujeros negros y Big Bang ?, ¿ nadie ha planteado la hipótesis de que TODA la materia y la energía supuestamente creada en el Big Bang provenga de los agujeros negros actuales y futuros ? , ¿ podría ser nuestro universo, de esta forma, totalmente autocontenido ?
                              saludos

                              - - - Actualizado - - -

                              Vale, he seguido leyendo en el foro y he encontrado alguna cosita interesante gracias al forero Chacaritamanda, en una teoría llamada Gravedad Cuántica de Bucles:

                              http://es.wikipedia.org/wiki/Graveda...tica_de_bucles

                              al parecer competidora de la Teoría de Cuerdas.

                              Me pongo con eso. Gracias Chacaritamanda.

                              - - - Actualizado - - -

                              También Pod, en este mismo hilo, habla del modelo de inflación eterna. Parece interesante, aunque no he encontrado mucha información todavía.
                              Última edición por humo; 29/08/2012, 18:01:34.

                              Comentario


                              • #30
                                Re: Espacio y origen del BigBang

                                Escrito por humo Ver mensaje
                                Y ahora las preguntas: ¿ existen estudios científicos, teorías, hipótesis, que contemplen la posibilidad de una conexión física entre agujeros negros y Big Bang ?, ¿ nadie ha planteado la hipótesis de que TODA la materia y la energía supuestamente creada en el Big Bang provenga de los agujeros negros actuales y futuros ? , ¿ podría ser nuestro universo, de esta forma, totalmente autocontenido ?
                                El hecho de que se LLAMEN singularidades no las hace iguales.
                                Así como la Materia Oscura y la Energía Oscura solo tienen en común que no se conocen (oscura = no se ve)
                                O la teoría de cuerdas, nada que ver con la piola con que atamos los paquetes.
                                Igual pasa con muchos NOMBRES que le han puesto los físicos a sus teorías, para definirse a ellas de una manera corta o mnemonica, se ppodría pensar en un ejemplo de una nube con forma e elefante, que como tiene esa forma, debemos pensar que proviene de una familia de elefantes... o si se transforma en una figura de caballo, quiere decir que los elefantes se convierten en caballos..
                                Con la singularidad pasa lo mismo. En la teoría de la información, la cantidad de datos está creciendo a un ritmo exponencial, lo que segun algunos autores nos va allevar a un momento en el cual las cosas van cambiar, no en generaciones, ni en años, sino en segundos. A esto se le llama también SINGULARIDAD. Pero encontrarle parecido con el Big Bang o los Agujeros negros...
                                Inventar, luego comprobar. Realmente es la única forma de avanzar.

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