Secundaria Forma del Universo. Dudas de un novato.

[Zoorbass]

Hola a todos, me inicio en el foro con una serie de dudas que me gustaria contestarme y si pueden aportar algo al foro mejor que mejor.

Teniendo que mis conocimientos de fisica son muy pocos y lejos de querer entrar en ecuaciones que realmente no entiendo, os muestro las siguientes dudas de conceptos que me surgen:

1- Cuanto de compatible es la idea de Universo plano con la posibilidad de agujeros de gusano, ya que entiendo que éstos requieren una curvatura del universo.

2- Si matetamicamente en un cúmulo primitivo de plasma o gas la formacion de los futuros cuerpos celestes es en orbitas casi planas entre todas ellas, porque se formó un universo plano si no hay orbitas entre sus elementos (las galaxias) y estas solo se limitan a expandirse unas de otras (o grupos locales de otros grupos o cumulos de galaxias...)

3- Si realmente la velocidad de expansion del universo es de 70 km\sg, los fotones de luz se expandirán mas rapido y toparán con el límite espacial, rebotando quizas? o perdiendose en tierra de nadie??. O quizas esa velocidad se refiere a nuestro punto del universo, ya que entiendo que cuanto mas alejado del centro mas rápida será esa aceleración...

4- Como es posible que nos sigan llegando los primeros fotones que desprendió el universo a los 380.000 años de edad, si ahora tenemos 14.000.000 años, ¿no nos deberian de haber sobrepasado ya hace tiempo?. Es mas, esos primeros fotones tambien los emitiria la materia que forma ahora nuestro planeta, entonces ¿nos sigue llegando nuestra propia luz?. No entiendo este fenomeno la verdad.

De momento nada mas, aqui os dejo las dudas de un iniciado curioso. Gracias por leerme!!

[Jaime Rudas]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

1- Cuanto de compatible es la idea de Universo plano con la posibilidad de agujeros de gusano, ya que entiendo que éstos requieren una curvatura del universo.

Cuando decimos que el universo es plano, nos referimos a que lo es a muy grandes escalas, ya que, a menores escalas, cualquier concentración de masa (un planeta, una estrella, un agujero negro o una galaxia) implica cierta curvatura del espacio. Es, en cierta forma, análogo a lo que sucede cuando observamos la superficie de un lago: si la observamos a cierta distancia, la vemos perfectamente plana, pero si la miramos de cerca, veremos pequeñas olas y ondas por doquier.

2- Si matetamicamente en un cúmulo primitivo de plasma o gas la formacion de los futuros cuerpos celestes es en orbitas casi planas entre todas ellas, porque se formó un universo plano si no hay orbitas entre sus elementos (las galaxias) y estas solo se limitan a expandirse unas de otras (o grupos locales de otros grupos o cumulos de galaxias...)

Aquí no logro entender a qué te puedes estar refiriendo, pero creo que mezclas tres conceptos que no tienen relación directa: órbitas, curvatura (o planitud) del espacio y expansión.

3- Si realmente la velocidad de expansion del universo es de 70 km\sg,

No, la velocidad de expansión no es esa, sino 70 km/s/Mpc. Se ven parecidas, pero son muy diferentes: 70 km/s se refiere a un objeto que se desplaza a través del espacio 70 km cada segundo, mientras que 70 km/s/Mpc se refiere a que todas las distancias entre dos diferentes puntos del universo aumentan en la misma proporción. O sea, si dos puntos se encuentran uno del otro a una distancia de un megaparsec (1 Mpc), entoces, no importa en qué lugar del universo se encuentren, la distancia entre ellos aumentará a una tasa de 70 km/s. Ahora bien, si la distancia es 1/2 megaparsec, su distancia aumentará 35 km/s, y si su distancia es 2 Mpc, aumentará 140 km/s.

los fotones de luz se expandirán mas rapido y toparán con el límite espacial, rebotando quizas? o perdiendose en tierra de nadie??.

No, los fotones no se expanden, los fotones se desplazan. No es comparable la velocidad de expansión con la velocidad de desplazamiento porque se mide en unidades diferentes. Sería como tratar de comparar la velocidad de crecimiento de la población de un país con la velocidad del sonido: no se puede.

O quizas esa velocidad se refiere a nuestro punto del universo,

No, la velocidad de expansión es igual para todos los puntos del universo.

ya que entiendo que cuanto mas alejado del centro mas rápida será esa aceleración...

No, por dos razones: no existe ningún centro del universo y la aceleración es la misma en todos los puntos.

4- Como es posible que nos sigan llegando los primeros fotones que desprendió el universo a los 380.000 años de edad, si ahora tenemos 14.000.000 años, ¿no nos deberian de haber sobrepasado ya hace tiempo?. Es mas, esos primeros fotones tambien los emitiria la materia que forma ahora nuestro planeta, entonces ¿nos sigue llegando nuestra propia luz?. No entiendo este fenomeno la verdad.

Creo que aquí puede haber una mala interpretación al, quizás, confundir la edad de universo con su tamaño. O sea, cuando el universo tenía 380.000 años no implica que su radio fuera de 380.000 años luz, y que hoy tenga 14 mil millones de años no implica que su radio sea 14 mil millones de años luz. De hecho, de acuerdo con el modelo más aceptado actualmente por la comunidad científica, el tamaño de universo observable es de cerca de 92 mil millones de años luz de diámetro. Y esto es solo el universo observable que, de acuerdo con ese mismo modelo, es, como mucho, algunos órdenes más pequeño que la totalidad del universo (el cual podría ser, incluso, infinito). Así las cosas, considerando solo este aspecto, un fotón pudo haber partido hace 14 mil millones de años a una distancia suficiente como para que solo hoy lo estemos recibiendo.

[sater]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

Dos apuntes:
Cuando se dice que el universo es plano se refieren a que globalmente la métrica es la de Minkowski (la de la relatividad especial) que es muy parecida a la euclídea de toda la vida. La métrica es algo que nos sirve para dar la noción de distancia en un espacio, así el espacio de la mecánica clásica usa la métrica euclídea y por eso se cumplen los postulados de Euclides y decimos que es plano. La métrica de relatividad especial solo cambia un signo a la de euclides para poder satisfacer los postulados de la relatividad especial (tiene más implicaciones) pero es un espacio "pseudo-euclideo" por así verlo, y por eso globalmente sería plano.

Las órbitas son planas porque en tres dimensiones hay una dirección privilegiada en la cual se pierde el momento lineal. Si estuvieramos en un universo con cuatro dimensiones espaciales las galaxias serían esféricas, etc. Mira el siguiente video:

[visitante20160513]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

No es curvo porque las geodésicas son lineas rectas. En el momento en que introduces la materia el espacio se curva, porque las geodésicas ya no son líneas rectas. Es una explicación aunque no sé si te valdrá mas que la del vídeo. Es algo parecido a lo que ocurre en un folio de papel solo que con 4 dimensiones. Cuando el folio se encuentra sobre la mesa las geodésicas son rectas, cualquiera de ellas que obtengamos es una recta, pero si lo sujetamos en el aire por una esquina dichas geodésicas se curvan y eso hace que el espacio se curve.

Salu2, Jabato.

[Jaime Rudas]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

Por las otras intervenciones, creo ya entender a qué te refieres en el punto 2: el asunto es que cuando hablamos de un universo plano, no nos referimos a lo mismo que cuando decimos que las órbitas son planas. O sea, en el primer caso, no nos referimos a que las masas tiendan a formar un plano, sino a que el espacio no es curvo o, lo que es lo mismo, que en él se cumple el teorema de Pitágoras.

[pod]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

Cuando se dice que el universo es plano se refieren a que globalmente la métrica es la de Minkowski (la de la relatividad especial) que es muy parecida a la euclídea de toda la vida.

Quizá no es el hilo para comentarlo (ya que estamos a nivel secundaria), pero para evitar confusiones: cuando decimos que el universo es plano no nos referimos para nada a la métrica de Minkowski. La métrica a espacio-temporal sigue siendo la de Friedman-Robertson-Walker. Lo que es plano son las secciones de tres dimensiones de tiempo (cosmológico) constante. El espacio-tiempo de 4 dimensiones sigue teniendo curvatura global, de lo contrario no habría expansión.

Todo esto básicamente quiere decir que si cogemos el espacio-tiempo (de 4 dimensiones) y hacemos rodajas de 3 dimensiones (nos quedamos solo con "espacio"), entonces estas rodajas son planas. Podrían no haberlo sido; podrían haber tenido topología esférica, por ejemplo; o topología hiperbólica. Pero resulta que son planas, según todo lo que hemos observado hasta el momento.

Por este motivo, tampoco es estrictamente correcto decir que

No es curvo porque las geodésicas son lineas rectas.

Matemáticamente podemos pensar en geodésicas dentro de ese espacio tridimensional de tiempo cosmológico constante. Pero en Física solemos hablar de geodésicas como el movimiento de una partícula libre; estas geodésicas sólo tienen sentido en el espacio-tiempo, y no son rectas en el sentido que dos geodésicas que empiezan "paralelas" se van separando con el paso del tiempo (lo que llamamos expansión).

[Zoorbass]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

Gracias por las respuestas.

Todos los puntos ok, pero hare mas incapie en el punto 2.

Explicando mas el punto 2: Como efectivamente muy bien explica el video, de la manera que se formo nuestro sistema solar (por ejemplo) a partir de una nube o nubes de materia dio lugar a planetas con orbitas planifeas, y de la misma manera las galaxias dando lugar a estrellas con orbitas planifeas. Siempre hablando dentro de nuestra tridimension. Intentaba relacionar esto con la forma planifea del universo que demuestra el espectro de fondo de microondas.

Pero a tenor a vuestras respuestas entiendo que no hay relacion alguna.

Seguire curioseando y perdon por mi torpeza.

[arivasm]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

Por añadir a lo escrito anteriormente y explicarlo en un nivel de divulgación: el término "universo plano" (y lo mismo para con "curvo") puede resultar confuso para quienes no conocen el significado del término. Una manera que visualizar a qué se refiere es a que si se toman tres puntos cualesquiera, las rectas que definen dos a dos forman una figura (triángulo) cuya suma de sus ángulos es 180º. Si el resultado es otro valor entonces estamos ante un universo curvo.

Ambos términos están tomados de un análogo mucho más sencillo como son las figuras bidimensionales: un papel plano los triángulos suman 180º, en cambio si, por ejemplo, tomamos tres puntos de una esfera y trazamos el triángulo la suma será diferente de 180º. Piensa en un ejemplo terrestre: tenemos tres personas, una de ellas en el Polo Norte y las otras das sobre el ecuador; cada uno de ellos apunta hacia los otros dos (es decir, en la dirección del camino más corto hacia cada uno), determinando así el ángulo en su vértice del triángulo. Los dos ángulos en el ecuador serán de 90º cada uno, con que la suma de los tres ángulos evidentemente será mayor de 180º.

Pues bien, en el caso tridimensional es parecido. Evidentemente si nuestro universo tiene curvatura no debe ser demasiado grande, por lo que debes pensar en tres puntos bastante alejados (en escala cosmológica) y plantear exactamente lo mismo: desde cada uno de ellos se apunta hacia los otros dos, por el camino más corto que lleve hacia cada uno. Si la suma de esos tres ángulos es 180º entonces es que la geometría es plana, si es mayor o menor entonces es curvo.

Como ves, no tiene nada que ver con la planaridad de las órbitas, algo que, por cierto, sólo se cumple cuando se tiene un solo cuerpo (estrella, por ejemplo) central masivo.

[carroza]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

Como ves, no tiene nada que ver con la planaridad de las órbitas, algo que, por cierto, sólo se cumple cuando se tiene un solo cuerpo (estrella, por ejemplo) central masivo.....

...esférico y sin rotación.

Saludos

[Jaime Rudas]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

[la planaridad de las órbitas solo se cumple cuando se tiene un solo cuerpo central masivo] ...esférico y sin rotación.

No entiendo: ¿las órbitas son planas solo cuando el cuerpo central masivo no rota?

[carroza]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

En relatividad general si.

https://en.wikipedia.org/wiki/Kerr_metric

Saludos

[Alriga]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

En relatividad general si.
https://en.wikipedia.org/wiki/Kerr_metric
Saludos

Yo tampoco lo entiendo. El link que enlazas es a la métrica de un agujero negro en rotación y con carga eléctrica.
Si el objeto central no es agujero negro, o no rota o no tiene carga eléctrica, ¿no puede haber órbitas planas en torno a él de acuerdo con la Relatividad General?
¿Si a un objeto le es aplicable la métrica de Schwarzschild, (es decir no hay rotación, solo masa central), no se pueden generar en torno a él órbitas planas?
Gracias y saludos.

[Zoorbass]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

Supongo que tendra algo que ver a como ocurre en los agujeros negros rotativos, que si entra en su orbita un objeto en el sentido contrario a su giro, se vera mas fuerte mente atraido y pronto desestabilizara su orbita tragandoselo. Al reves si coincide su sentido de giro, que le atraera con menos fuerza, y un termino medio si el agujero negro no gira.

Ahora, el porque nos lo tendrian que explicar los compañeros foreros.

Por cierto, respecto al tema del Universo plano. Aqui un par de videos divulgativos de recreaciones del Universo donde de plano no le ponen nada, sino esferico. Que opinais?? :

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Ah! y otra cosa. ¿Acaso nuestro Sol no tiene rotacion? Unos 27 dias tarda por su ecuador me parece...

[arivasm]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

¿Acaso nuestro Sol no tiene rotacion? Unos 27 dias tarda por su ecuador me parece...

La acotación de Carroza era de carácter relativista (y además para el caso de cuerpos cargados). Nuestro sol tiene una densidad demasiado pequeña como para tener que preocuparse por los efectos relativistas. Por supuesto, Mercurio aparte, cuya órbita es plana a pesar de ellos (y que son además tan débiles como para tener consecuencias únicamente de carácter secular).

El el caso de nuestro sistema solar es más notoria la influencia que ejercen los planetas masivos, principalmente Júpiter y Saturno, que perturban las órbitas keplerianas (planas) que tendrían los demás si ambos estuviesen ausentes. En definitiva, sólo por su existencia y aunque también sólo sea significativo tras decenas de miles de años (hablo de memoria), las órbitas de los cuerpos del Sistema Solar no son estrictamente planas, debiendo asimilarse, para el caso de los planetas, con elipses cuyos parámetros (plano incluido) van variando muuuuy lentamente. Puedes leer sobre ello aquí: https://en.wikipedia.org/wiki/Stabil...e_Solar_System

[Jaime Rudas]

Re: Forma del Universo. Dudas de un novato.

En relatividad general si.


https://en.wikipedia.org/wiki/Kerr_metric

Bueno, conozco poco de relatividad general, pero estoy de acuerdo con Arivasm en que, para masas estelares, posiblemente las perturbaciones planetarias quizás tengan mucho mayor influencia sobre la 'planitud' de la órbita que la rotación de la estrella.

Y, ya puestos, ¿una masa sin rotación no curvaría una órbita excéntrica?

- - - Actualizado - - -

respecto al tema del Universo plano. Aqui un par de videos divulgativos de recreaciones del Universo donde de plano no le ponen nada, sino esferico. Que opinais??

Lo que ves ahí como una esfera no es la totalidad del universo, sino una pequeña parte de él: el universo observable. El universo observable es, en efecto, una esfera cuyo centro somos nosotros y abarca todo el espacio que, en principio, podemos ver.

Ahora bien, cuando hablamos de universo plano o universo esférico no nos referimos a que su distribución de masas esté sobre un plano o a que esta forme una esfera, sino a que tenga curvatura nula o positiva, respectivamente. O sea, cuando decimos que el universo es plano, nos referimos, como ya explicó Arivasm, a que la suma de los ángulos internos de los triángulos es exactamente 180°; mientras que cuando decimos que el universo es esférico, nos referimos a que la suma de los ángulos es mayor que 180°. Se llaman plano y esférico no porque parezcan un plano o una esfera, sino porque, en un plano, la suma de los ángulos también es exactamente 180°, mientras que en la superficie de una esfera es mayor que 180°.