Divulgación Creo que una de las hipotesis sobre el universo es erronea.

[cup243]

Hola. Me registro para compartir una idea que se me ha ocurrido mientras veia un documental de la serie Cosmos del gran Carl Sagan, haber que os parece. Hay una hipotesis sobre el universo que dice que podria estar en una expansion infinita ya que la gravedad podria no ser suficiente para volver a juntar toda la materia en un mismo punto, por lo que el destino del universo seria un lugar helado y sin la mas minima energia. Pues me he dado cuenta de una cosa, segun la formula de la gravedad (G=m/d^2) la unica manera de que no hubiera gravedad mientras exista la masa, es que la distancia sea infinita, entonces creo que esto puede significar que aunque se tardara un tiempo grandisimo todo se acabaria juntando de nuevo ya que cualquier punto produce un efecto gravitatorio sobre cualquier otro por muy alejados que esten. Esto quiere decir que cuando las galaxias estuvieran alejadisimas unas de otras, tarde o temprano empezarian a retroceder porque aunque la gravedad sea pequeñisima, es existente. Pues por esto pienso que esa hipotesis del expandimiento infinito es erronea. No se si me explico bien, solo estoy en 1 de bachillerato, no tengo ninguna base cientifica. Que os parece la idea? Un saludo

[alshain]

Re: Creo que una de las hipotesis sobre el universo es erronea.

Hola, bienvenido a este foro.

Cada uno tiene formas muy diferentes de aproximarse a la física. Algunos piensan de entrada que todo lo que no entienden tiene que estar mal y otros lo aceptan todo sin rechistar. Creo que ambos extremos son malos. Yo no quiero juzgarte a tí ni tu forma de aproximarte a esto, pero pienso que te sería mucho más provechoso si para un caso como este, tras reflexionar como lo has hecho, orientases tu curiosidad a preguntarte qué es lo que no has entendido en esa hipótesis tan importante del universo en expansión y no supusieses que hay algo incorrecto en ella. Esta segunda forma de pensar te cierra algo la puerta a aceptar cosas nuevas. Tiempo tendrás de criticar cuando hayas entendido todo con detalle.

Bien, el caso es que la expansión del universo es algo que se describe con la relatividad general, que es una teoría de la gravitación que engloba a la gravitación de Newton. No obstante, es posible llegar a conclusiones similares usando la gravitación de Newton en un modelo que conceptualmente no será del todo correcto, pero que vale para entenderlo.

Consideremos por tanto la gravitación de Newton con su ley del inverso del cuadrado de la distancia que mencionas. Imaginamos un universo con simetría esférica, es decir, sin ninguna dirección preferida en el espacio, con galaxias distribuidas de forma isótropa, pero también homogenea (la densidad de galaxias es constante). Estas galaxias se alejan las unas de las otras. La gravitación que actúa sobre una galaxia a una distancia D del centro de una esfera corresponde con la que ejerce la masa dentro de esa esfera imaginaria de tal radio (teorema de Gauss).

Ahora, considerando esta esfera imaginaria y la galaxia en su superficie, el concepto clave para entender la expansión en este contexto newtoniano es el concepto de velocidad de escape. Si la velocidad de la galaxia es igual o mayor a la velocidad de escape de tal masa, entonces la galaxia se alejará indefinidamente. Si su velocidad es menor que la de escape acabará recolapsando. Como vés, llegamos con ello a una relación entre densidad media del universo y velocidad de recesión de las galaxias, la cual afecta al destino del universo. Las conclusiones que se obtienen con la relatividad general son las mismas.

Todo esto asumiendo que esa masa contenida en la esfera de radio D es masa usual. La relatividad general permite también considerar "masas exóticas" que no tienden a frenar la recesión de las galaxias, sino a favorecerla (gravedad repulsiva). A esto se lo conoce como energía oscura y se cree que esta contribuye en un 70% a la densidad del universo. La relación entre densidad, velocidad de recesión y destino del universo ya no se da cuando existe energía oscura. Esta tiende a expandir el universo eternamente, independientemente de la densidad y la velocidad de recesión actual.

Un saludo.

[carroza]

Re: Creo que una de las hipotesis sobre el universo es erronea.

. Pues me he dado cuenta de una cosa, segun la formula de la gravedad (G=m/d^2) la unica manera de que no hubiera gravedad mientras exista la masa, es que la distancia sea infinita, entonces creo que esto puede significar que aunque se tardara un tiempo grandisimo todo se acabaria juntando de nuevo ya que cualquier punto produce un efecto gravitatorio sobre cualquier otro por muy alejados que esten. Esto quiere decir que cuando las galaxias estuvieran alejadisimas unas de otras, tarde o temprano empezarian a retroceder porque aunque la gravedad sea pequeñisima, es existente.

Hola. Coincido plenamente con lo que te dice Alshain. Sólo una cosa más:

Tu argumento es que, si existe una fuerza atractiva, por pequeña que sea, si la dejamos que actúe el tiempo suficiente, siempre será capaz de invertir la expansión.

Esto no es cierto. Como verás pronto, si no lo has visto ya, el efecto acumulado de la atracción gravitatoria viene dado por el trabajo de la fuerza, que es la integral de la fuerza gravitatoria extendido a lo largo de la distancia sobre la que actúa. Esta integral,
cuando la fuerza disminuye con el cuadrado de la distancia, es finita, aunque la extiendas hasta distancias infinitas.

Por tanto, cuando la velocidad inicial es superior a la velocidad de escape, la gravedad no puede invertir el alejamiento de los cuerpos. Los va frenando, reduciendo su velocidad, pero nunca llega a pararlos completamente.

[cup243]

Re: Creo que una de las hipotesis sobre el universo es erronea.

Ok muchas gracias por las respuestas, sabia que algo se me escapaba, eso solo fue una idea que tuve a partir de mis pocos conocimientos.

Un par de preguntillas mas:
1. Lo que esta acelerando a las galaxias que los cientificos no saben que es, no podria ser solo un efecto de que el espacio tuviera forma esferica? es decir, si tu coges una esfera y la proyectas en dos dimensiones, al mover algo por esa superficie, esa velocidad aparente ira variando aunque en realidad sea la misma. no podria ocurrir lo mismo con las galaxias?

2. Las naves voyager aparentaban estar frenando y no se sabe por que. Bien, no podria ser que los poquisimos atomos que hay por el vacio estuvieran haciendo una fuerza de rozamiento sobre las naves? aunque fuera muy pequeña esa fuerza con el paso del tiempo haria un efecto notable en teoria.

Gracias.

[Entro]

Re: Creo que una de las hipotesis sobre el universo es erronea.

Ok muchas gracias por las respuestas, sabia que algo se me escapaba, eso solo fue una idea que tuve a partir de mis pocos conocimientos.

Un par de preguntillas mas:
1. Lo que esta acelerando a las galaxias que los cientificos no saben que es, no podria ser solo un efecto de que el espacio tuviera forma esferica? es decir, si tu coges una esfera y la proyectas en dos dimensiones, al mover algo por esa superficie, esa velocidad aparente ira variando aunque en realidad sea la misma. no podria ocurrir lo mismo con las galaxias?

No por varios motivos:

a) El universo no tiene forma esférica.

b) Aunque la tuviera, la velocidad sería la velocidad sobre la esfera y no sobre ninguna proyección.

2. Las naves voyager aparentaban estar frenando y no se sabe por que. Bien, no podria ser que los poquisimos atomos que hay por el vacio estuvieran haciendo una fuerza de rozamiento sobre las naves? aunque fuera muy pequeña esa fuerza con el paso del tiempo haria un efecto notable en teoria.

Gracias.

Podría ser... no se sabe el motivo de esta anomalía...

[cup243]

Re: Creo que una de las hipotesis sobre el universo es erronea.

No por varios motivos:

a) El universo no tiene forma esférica.

b) Aunque la tuviera, la velocidad sería la velocidad sobre la esfera y no sobre ninguna proyección.



Podría ser... no se sabe el motivo de esta anomalía...

a)Se dice que si podria tener una forma tipo esferica, es decir que sigiendo una linea recta acabarias llegando al mismo punto.
b)Asi seria desde 3 dimensiones, pero el universo tiene muchas (en teoria), por tanto lo que nosotros vemos podria ser una proyeccion de dimensiones mayores, y por tanto ocurriria lo de que la velocidad cambia aparentemente. Es decir ocurre lo mismo que el ejemplo que puse de proyectar una esfera en dos dimensiones, pero esta vez proyectando una dimension mayor en el universo de 3 dimensiones. No se si me explico, un saludo.

[Entro]

Re: Creo que una de las hipotesis sobre el universo es erronea.

a) Esa es una de las posibles formas de nuestro universo (y con esto nos referimos a formas espaciales, solo en tres dimensiones), pero hoy por hoy las observaciones indican que el universo es plano.

b) Eso de las multiples dimensiones está por confirmar, por ahora solo tenemos cuatro.