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

[Alriga]

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

... ¿Cual es el problema de la homogeneidad e isotropía del CMB? (No lo veo claro !!!) ...

El CMB es homogéneo e isótropo porque lo es el Universo por hipótesis inicial. Las ecuaciones de campo de la Relatividad General son.

$R_{uv} - \dfrac 12 g_{uv}R + \Lambda g_{uv} = \dfrac{8\pi G}{c^4} T_{uv}$

Y es muy difícil hallar soluciones generales de esa ecuación.

Gracias a las condiciones de homogeneidad e isotropía, es posible hallar unas soluciones particulares de las ecuaciones de campo de la RG, ya que:

-Permiten establecer la métrica FLRW

-Se simplifica el Tensor Energía-Momento $T_1_2=T_1_3=T_2_3=0$ porque debido a la Isotropía no existe presión anisótropa, (también llamada de cizalladura)

Es por lo tanto gracias a Homogeneidad+Isotropía que es posible deducir las Ecuaciones de Fridman.

Entonces, por ejemplo cuando escribes expresiones del tipo

$\dst{H_p =\frac{c}{H_0} \;\frac{1}{f(z)} \;\int_{0}^{\infty}\frac{dz}{f(z)}}$

basándote en las Ecuaciones de Fridman, ya has aceptado Homogeneidad+Isotropía.

Pero una Hipótesis científica debe ser falsable y hay que ponerla a prueba con experimentos. Y eso es lo que se hace en el CMB, intentar diseñar experimentos que puedan demostrar la falsedad de las hipótesis de homogeneidad e isotropía. Y el estudio que motiva este hilo, tampoco ha mostrado falsedad en la hipótesis, sino que la hipótesis ha salido reforzada.

Saludos.

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

¿Cual es el problema de la homogeneidad e isotropía del CMB? (No lo veo claro !!!)
Si calculo el Horizonte de particulas para el Modelo LambdaCDM para
una Z=1000, me resulta aprox.: H_p = 14 x 10^23 cm.

$\dst{H_p =\frac{c}{H_0} \;\frac{1}{f(z)} \;\int_{0}^{\infty}\frac{dz}{f(z)}}$

Si calculo la distancia que recorre un fotón en el tiempo del CMB (aprox. 300000 años)
me dá aprox.: D_c = 3 x 10^23 cm.

$\dst{D_c = c \; t_p}$

¿Es este el problema para no poder justificar la homogeneidad e isotropía del CMB sin Inflación?
(¿Que D_c es menor que H_p?)

Entiendo que un observador está en conexión causal con su Horizonte de particulas
y no con la distancia que recorre un fotón en el tiempo propio del observador.
¿Si D_c fuese mayor que H_p, no habria problema con la homogeneidad e isotropía?
Gracias y un saludo.

[Richard R Richard]

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

Richard el paper que señalas no dice nada de la Teoría de la Gravedad de Hoyle-Narlikar. Es un artículo sobre el controvertido Principio Antrópico (que para mí es más del ámbito de la Filosofía que del de la Ciencia).

Solo hice mención de que se hablaba del mismo autor, y si tienes razon... la verdad es que cuanto mas leo , mas dificil se me hace separar la paja del trigo,

Se ha citado hasta la saciedad la predicción de Hoyle como ejemplo exitoso del principio antrópico (algunos perversos apuntan que es el único ejemplo exitoso), pero lo cierto es que ese concepto nació en los años setenta. Resulta difícil imaginar cómo pudo Hoyle echar mano de esa idea veinte años antes de ser propuesta; él nunca la mencionó ni la utilizó en su artículo de 1953. No creo que eso importe a los partidarios del principio antrópico. Para ellos la resonancia triple alfa es un ejemplo perfecto de cómo puede usarse el principio antrópico para realizar predicciones en campos todavía a medio explorar … “.

No creo que Hoyle se colgara del principio antrópico de seguro , mas bien al revés, usan el resultado de la predicción y experimento de otro como resultado valido de su propia teoría...

más allá de eso lo que quería aportar para ese hilo, pues supuse a priori que tenia valor, era que había otros modelos cosmológicos para explicar el Fondo del CMB con alguna base científica no rebatida,(que sigo pensando que los artículos mas viejos de arxiv deberían brindar) y para nada defenderlo, pues para mi el universo existe, exista el humano o no.El tema es que como existimos deben explicarse las dos cosas con la misma teoría. Dejo aqui la filosofía

Saludos

[Alriga]

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

... mírate este archivo de arxiv que habla de las ideas de Hoyle el autor de esa teoría ...

Richard el paper que señalas no dice nada de la Teoría de la Gravedad de Hoyle-Narlikar. Es un artículo sobre el controvertido Principio Antrópico (que para mí es más del ámbito de la Filosofía que del de la Ciencia). Si habla de Hoyle, (en el punto 5.1.3 del artículo) es para explicar lo que los defensores del Principio Antrópico defienden como un gran éxito de ese principio, la predicción que hizo Hoyle de la existencia de un estado excitado, (resonancia) del Carbono 12 . Pero no es oro todo lo que reluce,...

“ … Uno de los ejemplos más citados para demostrar las ventajas predictivas del principio antrópico trata de la nucleosíntesis del carbono. Las estrellas como nuestro Sol generan su energía a partir de un proceso de fusión: dos núcleos de hidrógeno se combinan para formar un núcleo de helio-4 y energía. En determinadas circunstancias, el helio puede fusionarse para producir núcleos más pesados. Por ejemplo, dos núcleos de helio-4 pueden, en principio, formar un núcleo de berilio-8. El problema es que la reacción no es exotérmicamente favorable, es decir, necesita energía externa para que se produzca. Incluso si suponemos que el interior de una estrella es un buffet libre donde sobra energía, el berilio-8 tiene una vida media extremadamente corta, con lo que volveríamos a tener helio-4. Esto pondría muy cuesta arriba la síntesis de elementos más pesados, como el carbono en el que se basa nuestra vida.

¿Hemos de conformarnos con un Universo poblado con formas de vida basadas en helio? Es evidente que no porque estamos aquí, así que debe haber algún proceso que permita crear el carbono en cantidades adecuadas. En 1950 el astrofísico británico Fred Hoyle postuló la existencia de un proceso de nucleosíntesis llamado triple alfa. A temperaturas superiores a 100 millones de kelvin dos núcleos de helio-4 se fusionan, y justo entonces un tercer núcleo de helio-4 se une al grupo. El resultado es un núcleo de carbono-12.
El problema era que el resultado de fusionar los tres núcleos de helio-4 da una energía superior a la del núcleo de carbono-12. ¿Acaso hay un estado excitado del carbono-12 con mayor energía? Tal vez, pero nadie lo había observado. Hoyle conjeturó que, en efecto, existe tal estado excitado. De ser así, los tres núcleos de helio-4 darán lugar a carbono-12 excitado, que posteriormente liberará energía y acabará en su estado fundamental. Ese estado excitado (“estado de Hoyle”), que fue descubierto experimentalmente algunos años después, permite explicar la existencia de carbono, y a partir de ahí muchos de los restantes elementos pesados.

Se ha citado hasta la saciedad la predicción de Hoyle como ejemplo exitoso del principio antrópico (algunos perversos apuntan que es el único ejemplo exitoso), pero lo cierto es que ese concepto nació en los años setenta. Resulta difícil imaginar cómo pudo Hoyle echar mano de esa idea veinte años antes de ser propuesta; él nunca la mencionó ni la utilizó en su artículo de 1953. No creo que eso importe a los partidarios del principio antrópico. Para ellos la resonancia triple alfa es un ejemplo perfecto de cómo puede usarse el principio antrópico para realizar predicciones en campos todavía a medio explorar … “

El texto en cursiva lo he leído aquí: Tuneando el Universo: el caso triple alfa Muy aconsejable leer el artículo completo, y además echarle un vistazo al paper que lo origina Stellar Helium Burning in Other Universes: A solution to the triple alpha fine-tuning problem

En La web de Física hay un breve hilo sobre el tema: Principio Antrópico

... Pero no he encontrado ningun articulo en alguna revista de prestigio sobre la teoria de la 'Variable Speed of Light' mas que en Astrophisics Journal (5/1/1999) de A. Albrecht – J. Magueijo 'A time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles'.
(Nadie ha desarrollado la teoria y parece que ni el propio Magueijo ha ido mas allá...).

Magueijo hizo una revisión de su teoría en 2003, está aquí: New varying speed of light theories

Saludos.

[Richard R Richard]

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

Alguien se anima a comentar algo??? (Disculpas si alguien considera esto
como PseudoCiencia).
Gracias y un saludo.

la Teoría de la Gravedad de Hoyle-Narlikar (1964)

.

mirate este archivo de arxiv que habla de las ideas de Hoyle el autor de esa teoria , no me atrevo a hacerte un resumen con una simple relectura, pero sin duda lo escrito tiene revision de pares.

y aunque es de 2004 sigue entre los documentos vigentes.

[Alriga]

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

Es curioso. Pero no he encontrado ningun articulo en alguna revista de prestigio sobre la teoria de la 'Variable Speed of Light' mas que en Astrophisics Journal (5/1/1999) de A. Albrecht – J. Magueijo 'A time varying speed of light as a solution to cosmological puzzles'. (Nadie ha desarrollado la teoria y parece que ni el propio Magueijo ha ido mas allá...).
Creo que la idea de Magueijo no es mala.

Ni nueva. Yo no soy experto en el tema, pero no me extraña que no encuentres nada sobre Magueijo, dado que nadie lo toma en serio.Y no lo toman en serio porque lo que hace es marear la perdiz con una idea muy vieja y muy estudiada que en 100 años no ha llevado a nada positivo: la idea de que las Constantes Universales varían con el tiempo de “alguna manera particular que a mí me conviene según el caso”, (en el caso Magueijo para evitar la inflación)

El primero que se devanó los sesos con las constantes universales fue el gran Arthur Eddington (hacia 1920), existe amplia bibliografía. Recogió el testigo el genio Paul Dirac (hacia 1937) que se lo tomó muy, muy en serio con su "hípotesis de los grandes números", pero sin conseguir llegar tampoco a nada aprovechable.

Otro intento serio sin éxito fue la Teoría de Brans-Dicke (hacia 1961) que ha perdido cuando se ha enfrentado experimentalmente a la Relatividad General y ya no tiene prácticamente defensores. Otro la Teoría de la Gravedad de Hoyle-Narlikar (1964)

Y parece ser que el último en aparecer ha sido el sr. Magueijo (hacia 1998). No conozco su teoría, pero si sé que su “prestigio” entre los cosmólogos es cercano a nulo.

Saludos.

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

Es curioso. Pero no he encontrado ningun articulo en alguna revista de prestigio
sobre la teoria de la 'Variable Speed of Light' mas que en Astrophisics Journal
(5/1/1999) de A. Albrecht – J. Magueijo 'A time varying speed of light as a
solution to cosmological puzzles'.
(Nadie ha desarrollado la teoria y parece que ni el propio Magueijo ha ido mas allá...).

Creo que la idea de Magueijo no es mala. (Si considerasemos las constantes
fundamentales (c,G,h...) como las caracteristicas de un 'medio' en una Fase (5)...
No me parece una herejía pensar que el mismo medio en otra Fase (1 ó 2 ó 3 ó 4)
tenga unos valores caracteristicos diferentes...). (Magueijo solo juega con 'c' y 'G'
para mantener la validez de la RG).
(De la misma forma que el agua tiene caracteristicas diferentes según esté en fase
vapor, liquida, nieve, hielos...)

Fase 1. Epoca de Planck.
Fase 2. Diferenciacion de la gravedad y la fuerza fuerte-electrodebil.(10^19 Gev)(10^-44 seg)
Fase 3. Diferenciacion de la fuerza fuerte y la electrodebil.(10^15 Gev)(10^-36 seg)
Fase 4 Diferenciacion de la fuerza electromagnetica y la debil.(200 Gev)(10^-10 seg)
Fase 5 Confinamiento de quarks en hadrones. (0.2 Gev)(10^-5 seg)

Teniendo en cuenta que no tenemos datos de antes de 300000 años (CMB) y
la unica teoria coherente anterior a esto es la NucleoSintesis de los elementos
ligeros. (Pero esto es posterior (aprox. 200 seg) a la fase 5)
Y que el LHC solo llega a 14 x 10^3 Gev.
Alguien se anima a comentar algo??? (Disculpas si alguien considera esto
como PseudoCiencia).
Gracias y un saludo.

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

Creo que al menos hay 2 teorias que evitan la Inflación y el campo inflatón y
el problema del horizonte...
1.- El modelo ectopirotico de Khoury (2001). En base a la teoria de supercuerdas.
(Colision de dos 3D.branas).
2.- El modelo de 'Variable Speed of Light' de Joao Magueijo.
(Creo que, en resumen: La velocidad de la luz no ha sido siempre la misma. En cada
transición de fase la velocidad de la luz y las otras constantes fundamentales
se han ajustado a valores diferentes conservando la Energia. (En la epoca de Planck
el valor de la velocidad de la luz era 10^60 veces superior...)).
Las 2 me parecen interesantes pero no tengo conocimientos suficientes para
justificar esto mas que a nivel de divulgación.
Gracias y un saludo.

[Alriga]

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

... ¿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

... ¿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)

... 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.

[Julián]

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?

[Alriga]

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? ...

Los datos que han permitido construir esa imagen de $4 \pi$ 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

... 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

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 $\Lambda CDM$ , 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.

[Julián]

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.

[Richard R Richard]

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




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

[Richard R Richard]

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

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

[Alriga]

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

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.