Divulgación Parámetros cosmológicos

[Lorentz]

Buenas tardes,

Me preguntaba dónde se pueden consultar de manera fiable los actuales valores de los parámetros cosmológicos (del mismo modo que la referencia para las constantes fundamentales es CODATA).

También, y en el mismo hilo. El valor del parámetro densidad total es muy cercano a 1 pero no se sabe seguro por la incertidumbre. ¿Cuánto se debería reducir la incertidumbre para asegurarse de que $\Omega=1$?

Un saludo

[Alriga]

Re: Parámetros cosmológicos

... Me preguntaba dónde se pueden consultar de manera fiable los actuales valores de los parámetros cosmológicos ...

En Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters

... El valor del parámetro densidad total es muy cercano a 1 pero no se sabe seguro por la incertidumbre. ¿Cuánto se debería reducir la incertidumbre para asegurarse de que $\Omega=1$

En rigor, por pura medida, necesitarías una incertidumbre cero, (precisión infinita), mira aquí: Curvatura del espacio-tiempo

Saludos.

[Lorentz]

Re: Parámetros cosmológicos

En Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters

Gracias!

Por lo que veo el resultado último obtenido es:

$\Omega_K=0.0007 \pm 0.0019$

Y añaden lo siguiente:

"The joint results suggests our Universe is spatially flat to a 1 $\sigma$ of accuracy of $0.2$%."

En rigor, por pura medida, necesitarías una incertidumbre cero, (precisión infinita), mira aquí: Curvatura del espacio-tiempo

A ver sí, toda medida experimental conlleva una incertidumbre, pero imaginaba que a partir de, yo que sé, 1 parte por millón se podría asumir como exacta. Ya veo que no, pero entonces cómo podremos determinar si el universo es plano, esférico o hiperbólico?

Saludos

[Alriga]

Re: Parámetros cosmológicos

.. entonces cómo podremos determinar si el universo es plano, esférico o hiperbólico? ...

Si es esférico o hiperbólico hay esperanza de determinarlo haciendo medidas cada vez de mayor precisión del ratio de densidad $\Omega$. Imaginemos que es esférico y que

$\Omega_{real}=1.000004103879213612\dots$

Tendríamos esperanzas de que aumentando la precisión de las medidas, tal vez pudiéramos llegar a obtener

$\Omega_{medida}=1.000004 \pm 0.0000005$

Entonces estaríamos seguros de que el Universo es esférico, ya que habríamos medido con seguridad que $\Omega > 1$. Un argumento similar podemos utilizar si el Universo es hiperbólico.

Pero si fuese plano, eso nunca podrá ser demostrado exclusivamente haciendo medidas del parámetro $\Omega$

Pero una cosa es la curvatura real del Universo (que no sabemos) y otra la curvatura útil para hacer un determinado cálculo. Con el nivel de precisión actual que tenemos en el resto de parámetros cosmológicos, (constante de Hubble, ratio de densidad de energía oscura,...) para hacer la inmensa mayoría de los cálculos habitualmente es suficiente considerar $\Omega =1 \ \Longleftrightarrow \ \Omega_k=0$ Entonces antes de iniciar el cálculo, se suele añadir la coletilla "suponiendo universo plano, vamos a calcular, ..."
Lo mismo que se hace en otros cálculos en Física, aunque a veces explícitamente no se diga la simplificación que se hace, por ejemplo decimos "... vamos a calcular la superficie de la finca en la que se construirá el edificio mediante ..." cuando habría que decir "... suponiendo que la finca en la que construiremos el edificio es plana, vamos a calcular su superficie mediante ..."

Saludos.

[Jaime Rudas]

Re: Parámetros cosmológicos

cómo podremos determinar si el universo es plano, esférico o hiperbólico?

Cabe anotar que lo explicado por Alriga aplica para el universo observable, pero no necesariamente para el universo total. Trataré de explicar por qué con una analogía: debido a la curvatura de la Tierra, la superficie de cualquier cuerpo de agua es ligeramente curvado; sin embargo, tratar de medir la curvatura de la Tierra midiendo cuánto se curva, por ejemplo, la superficie de una piscina olímpica, es prácticamente imposible, porque la desviación del plano es, según mis cuentas, del orden de las centésimas de milímetro; mientras que las variaciones por movimiento browniano, microcambios de temperatura, pequeñas corrientes de aire, inhomogeneidades gravitacionales y otros, son del mismo orden o mayores. Así las cosas, dado que la relación entre el tamaño del universo observable comparado con el universo total es, como mucho, la misma que hay entre el tamaño de la piscina y el de la Tierra, se presenta la misma dificultad para saber si es o no plano.

[Alriga]

Re: Parámetros cosmológicos

... Cabe anotar que lo explicado por Alriga aplica para el universo observable, pero no necesariamente para el universo total ...

Discrepo, entiendo que lo que he explicado aplica a todo el Universo. Es posible que hayas malentendido lo que estoy diciendo. Lo que yo estoy diciendo es que medidas de $\bold{\Omega}$ no pueden llegar a demostrar que el Universo es plano. Y cuando digo Universo me refiero al Universo, lo que tu llamas Universo "total"

Evidentemente, las medidas de $\bold{\Omega}$ solo podemos hacerlas en el Universo observable, pero el principio de homogeneidad e isotropía me garantiza que el resto del Universo tiene la misma curvatura. Luego si haciendo medidas de $\Omega$ no es posible saber si el Universo Observable es plano, mucho menos todavía, haciendo medidas de $\bold{\Omega}$ será posible determinar que el Universo ("total") es plano.

Saludos.

EDITADO: Puede ser interesante consultar el hilo ¿Són los agujeros de gusano puertas hacia otros universos?

[Jaime Rudas]

Re: Parámetros cosmológicos

Discrepo, entiendo que lo que he explicado aplica a todo el Universo. Es posible que hayas malentendido lo que estoy diciendo. Lo que yo estoy diciendo es que medidas de $\bold{\Omega}$ no pueden llegar a demostrar que el Universo es plano. Y cuando digo Universo me refiero al Universo, lo que tu llamas Universo "total"

Evidentemente, las medidas de $\bold{\Omega}$ solo podemos hacerlas en el Universo observable, pero el principio de homogeneidad e isotropía me garantiza que el resto del Universo tiene la misma curvatura. Luego si haciendo medidas de $\Omega$ no es posible saber si el Universo Observable es plano, mucho menos todavía, haciendo medidas de $\bold{\Omega}$ será posible determinar que el Universo ("total") es plano.

A ver, me refiero a esto:

Si es esférico o hiperbólico hay esperanza de determinarlo haciendo medidas cada vez de mayor precisión del ratio de densidad $\Omega$. Imaginemos que es esférico y que

$\Omega_{real}=1.000004103879213612\dots$

Tendríamos esperanzas de que aumentando la precisión de las medidas, tal vez pudiéramos llegar a obtener

$\Omega_{medida}=1.000004 \pm 0.0000005$

Entonces estaríamos seguros de que el Universo es esférico, ya que habríamos medido con seguridad que $\Omega > 1$.

No estoy de acuerdo en que, con estos resultados, pudiéramos estar seguros de que el universo (total) fuera esférico. Lo digo porque el principio cosmológico no nos asegura la total homogeneidad (si así fuera, el universo sería muy diferente a como lo vemos). Así las cosas, si

$\Omega_{real}=1.000004103879213612\dots$

bien podría ser que que nuestra porción del universo sea un pequeña inhomogeneidad y que, en realidad, el universo sea plano o hiperbólico.

[Lorentz]

Re: Parámetros cosmológicos

Pero si fuese plano, eso nunca podrá ser demostrado exclusivamente haciendo medidas del parámetro

Pero una cosa es la curvatura real del Universo (que no sabemos) y otra la curvatura útil para hacer un determinado cálculo. Con el nivel de precisión actual que tenemos en el resto de parámetros cosmológicos, (constante de Hubble, ratio de densidad de energía oscura,...) para hacer la inmensa mayoría de los cálculos habitualmente es suficiente considerar Entonces antes de iniciar el cálculo, se suele añadir la coletilla "suponiendo universo plano, vamos a calcular, ..."
Lo mismo que se hace en otros cálculos en Física, aunque a veces explícitamente no se diga la simplificación que se hace, por ejemplo decimos "... vamos a calcular la superficie de la finca en la que se construirá el edificio mediante ..." cuando habría que decir "... suponiendo que la finca en la que construiremos el edificio es plana, vamos a calcular su superficie mediante ..."

Saludos.

A eso es a lo que me refiero, cómo podríamos demostrar si el universo es plano sin utilizar los cálculos de $\Omega$. Porque en caso de que lo fuera, no es práctico (creo yo) encontrar que es plano hasta la 43ª cifra decimal (digo 43 como podría decir 120), sino que habría que emplear otro método.

Evidentemente, las medidas de solo podemos hacerlas en el Universo observable, pero el principio de homogeneidad e isotropía me garantiza que el resto del Universo tiene la misma curvatura. Luego si haciendo medidas de no es posible saber si el Universo Observable es plano, mucho menos todavía, haciendo medidas de será posible determinar que el Universo ("total") es plano.

Concuerdo con Alriga, a gran escala el Universo es isótropo y homogéneo, de modo que cálculos en el Universo observable deberían ser igual de válidos para todo el Universo.

No estoy de acuerdo en que, con estos resultados, pudiéramos estar seguros de que el universo (total) fuera esférico. Lo digo porque el principio cosmológico no nos asegura la total homogeneidad (si así fuera, el universo sería muy diferente a como lo vemos). Así las cosas, si



bien podría ser que que nuestra porción del universo sea un pequeña inhomogeneidad y que, en realidad, el universo sea plano o hiperbólico.

No veo cómo sería posible lo que dices de que todo el Universo Observable sea una inhomogeneidad.

[Jaime Rudas]

Re: Parámetros cosmológicos

A eso es a lo que me refiero, cómo podríamos demostrar si el universo es plano sin utilizar los cálculos de $\Omega$. Porque en caso de que lo fuera, no es práctico (creo yo) encontrar que es plano hasta la 43ª cifra decimal (digo 43 como podría decir 120), sino que habría que emplear otro método.

Que algo sea plano significa que su curvatura es exactamente igual a cero. Dado que cualquier medición que hagamos tiene algún margen de error, resulta imposible demostrar que algo sea perfectamente plano.

Concuerdo con Alriga, a gran escala el Universo es isótropo y homogéneo, de modo que cálculos en el Universo observable deberían ser igual de válidos para todo el Universo.

La clave está en 'a gran escala', que implica que a pequeña no lo sea necesariamente. O sea, lo que midamos en el universo observable no necesariamente se puede extrapolar exactamente a todo el universo.

No veo cómo sería posible lo que dices de que todo el Universo Observable sea una inhomogeneidad.

A ver: la homogeneidad e isotropía del universo no es un absoluto. De hecho no hay forma de saber si el universo en su totalidad es realmente homogéneo.

[Lorentz]

Re: Parámetros cosmológicos

Que algo sea plano significa que su curvatura es exactamente igual a cero. Dado que cualquier medición que hagamos tiene algún margen de error, resulta imposible demostrar que algo sea perfectamente plano.

Claro a eso me refiero, puede que no me haya expresado bien. Voy a reformular la pregunta:

¿Existe algún modo de determinar que es plano sin medir directamente la curvatura? Por ejemplo, mediante alguna propiedad (que yo desconozco) que solamente se de en ese tipo de Universos.

A ver: la homogeneidad e isotropía del universo no es un absoluto. De hecho no hay forma de saber si el universo en su totalidad es realmente homogéneo.

A ver, pero por ello se impone el Principio Cosmológico, avalado por numerosas pruebas.

La clave está en 'a gran escala', que implica que a pequeña no lo sea necesariamente. O sea, lo que midamos en el universo observable no necesariamente se puede extrapolar exactamente a todo el universo.

Puede que me equivoque pero creo que el Universo observable tiene un tamaño suficiente para que se puedan considerar medidas válidas para todo el Universo... Si no fuera así, no creo que se pudiera haber formulado el Principio Cosmológico.

[Jaime Rudas]

Re: Parámetros cosmológicos

¿Existe algún modo de determinar que es plano sin medir directamente la curvatura? Por ejemplo, mediante alguna propiedad (que yo desconozco) que solamente se de en ese tipo de Universos.

Por ahora, no. Si existiera, ya sabríamos con seguridad la curvatura general del universo.

A ver, pero por ello se impone el Principio Cosmológico, avalado por numerosas pruebas.

El problema es que esas pruebas resultan válidas tanto si la totalidad de universo es homogéneo, como si solo lo es el universo observable.

Puede que me equivoque pero creo que el Universo observable tiene un tamaño suficiente para que se puedan considerar medidas válidas para todo el Universo...

No, necesariamente: si el universo tiene, en general, curvatura negativa o nula, entonces podría ser infinito, con lo que el universo observable no sería, para nada, una parte representativa del mismo. Por otra parte, si tiene curvatura positiva más o menos constante, su tamaño tendría que ser muchas veces mayor que el universo observable, pues es la única forma en que podemos observar curvatura casi nula.

Si no fuera así, no creo que se pudiera haber formulado el Principio Cosmológico.

A ver, el principio cosmológico dice más o menos que si el universo es homogéneo e isótropo a gran escala, deberíamos ver algo muy parecido a lo que realmente vemos. El problema está en que eso mismo veríamos si lo que es homogéneo e isótropo es solo el universo observable (bueno, y un poco más).

[Richard R Richard]

Re: Parámetros cosmológicos

A ver: la homogeneidad e isotropía del universo no es un absoluto. De hecho no hay forma de saber si el universo en su totalidad es realmente homogéneo.

Solo por aclarar o extender
Un universo absolutamente homogéneo estaría compuesto por un solo componente , el que se imagine y no habría manera de distinguir dos zonas o regiones del universo debido a sus diferentes propiedades, sin importar la escala, como es obvio, a pequeña, escala, hay diferentes elementos con propiedades diferentes ,ese absolutismo deja de existir...pero a una escala un poco mayor, podemos hablar de que la cantidad de materia ordinaria en ese inmenso volumen ,es similar a la de otras regiones distantes del mismo volumen, observándose tambien que otras clases de energía, (radiacion, oscura) también presentan la misma constancia en concentración, podríamos decir que a esas escalas el universo es mas homogéneo
http://forum.lawebdefisica.com/threa...y-homogeneidad
.Ahora bien interpreto a Jaime que a distancias o volúmenes a un mayores, no podemos todavía afirmar que si lo que no observamos del universo tiene las mismas propiedades que las de nuestro universo observable, aunque tampoco hay pruebas que indiquen lo contrario y existan algunas teorías lo sostengan.

Por otro la isotropía de manera local se nos manifiesta todos los dias, las constantes fundamentales de la física mantienen su valor mejor estimado experimento tras experimento en las 3 dimensiones espaciales, y como son aparentemente constantes a nuestra escala temporal serían isótopas con respecto al tiempo o en las 4D. Con constantes me refiero a la velocidad de la luz, la cte de gravitación, la cte planck,etc.
A grandes escalas no hay direcciones privilegiadas donde las propiedades físicas, químicas,geométricas, cambien de sus valores estimados.Del mismo modo no podemos afirmar ni desmentir que sea de la misma manera fuera del universo observable.

Con respecto a afirmar que justo nuestra porción de universo tiene propiedades diferentes al resto , creo que es una especulación, que exhaustivamente sera siempre cierta.
Haré una analogía ,nuestro universo es una gota de agua a media profundidad de un inmenso mar.
Que nos hace pensar que nuestra gota sera diferente a las contiguas...un análisis de salinidad, químico, termodinamico, cinematico,,,exhaustivo comprobara que difieren en muy poco con las gotas vecinas.
Ahora bien en ese mar habrá regiones con mayor y menor densidad, regiones con mas agua dulce,regiones mas cercanas al fondo o la superficie si has hay. Hasta ahora no hay pruebas de que las gotas vecinas existan y hayan dejado pruebas en nuestra gota, por eso de estudian los modos B del CMB para hallar alguna evidencia.
http://forum.lawebdefisica.com/threa...-contra-Hubble
http://forum.lawebdefisica.com/threa...tephen-Hawking
Tampoco hay pruebas de los cambios de presión entre las regiones superiores e inferiores, revelando una anisotropía.
Por lo que tampoco se ha develado un cambio en la dirección de la anisotropía, para calcular algunas geometrías. En la analogía sería primero detectar un cambio de presión debido a la gravedad, y luego hallar que en dos puntos de la gota la dirección de la gravedad es distintas para afirmar que la gravedad o obedece a una distribución esférica de masa o energía.Con esto ni digo que el efecto buscado sea el gravitacional ,puede ser cualquiera.
Como es de esperar la curvatura del universo en total, se revele en alguna prueba de anisotropía o inhomogeneidad, mas allá de que los modelos matemáticos actuales que mejor explican la evolución del universo se basen en que es aplicable el principio cosmológico.Este deberá cambiarse a raíz de alguna prueba que lo contradiga.

[Jaime Rudas]

Re: Parámetros cosmológicos

Con respecto a afirmar que justo nuestra porción de universo tiene propiedades diferentes al resto , creo que es una especulación, que exhaustivamente sera siempre cierta.
Haré una analogía ,nuestro universo es una gota de agua a media profundidad de un inmenso mar.
Que nos hace pensar que nuestra gota sera diferente a las contiguas...un análisis de salinidad, químico, termodinamico, cinematico,,,exhaustivo comprobara que difieren en muy poco con las gotas vecinas.
Ahora bien en ese mar habrá regiones con mayor y menor densidad, regiones con mas agua dulce,regiones mas cercanas al fondo o la superficie si has hay.

Así es: aunque, en general, ese mar sea homogéneo, el hecho de que alguna gota presente un parámetro con un valor de 1,000041... no nos garantiza que, en promedio, el valor de ese parámetro para todo el mar será mayor que 1.