relatividad astro
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Historia del Tiempo…Y del espacio
Semillero de Astronomía
Danilo González DíazUniversidad de Antioquia2012
El Universo a Gran Escala, y nosotros….
Menos que el átomo tratando de comprenderse a sí mismo.
Ciencia Vs Ficción: Nosotros ganamos.
¿Estás seguro de saber qué es el tiempo, de saber qué es el espacio?
Si crees que entendiste entonces NO HAS ENTENDIDO NADA.
Nuestra imagen del Universo
340 a.C. El Libro de los Cielos
Aristóteles
Tres buenos argumentos para creer que la Tierra era una esfera redonda en vez de un disco plano:
1) En los eclipses lunares, la sombra de la Tierra sobre la Luna es siempre redonda.
2) La estrella Polar aparece más baja en el cielo cuando se observa desde el sur que cuando se hace desde regiones más al norte
3) Cuando un barco se acerca al puerto, primero se ven las velas, y sólo después se ve el casco.
Hasta ahí todo bien…pero….
a)La Tierra es el centro del universo.
b) El estado natural de un cuerpo es estar en reposo (éste sólo se mueve si es empujado por una fuerza o un impulso) (Aristóteles: Caída de los Cuerpos).
c) El movimiento circular es el más perfecto.
Modelo de Ptolomeo
Siglo II d.C. El Almagesto
Ptolomeo
Luna Mercurio
Venus
Sol
Marte
Júpiter
Saturno
Las estrellas Fijas
La Tierra se ubica en el centro del universo, rodeada por ocho esferas que transportaban
1543, De revolutionibus orbium coelestium
Plantea un Sol estacionario en el centro y la Tierra y los planetas se movían en órbitas circulares a su alrededor. Pero no pudo dar las pruebas de ello.Sin embargo, su sistema incrementa la exactitud de las predicciones astronómica
Nicolás Copérnico
Pero… este tampoco era correcto
1609, Galileo
Galileo
Demuestra que las ideas de Aristóteles sobre la caída de los cuerpos son falsas.
“Las leyes que gobiernan el universo no se pueden deducir por medio del pensamiento puro”
Qué observó Galileo
Relatividad Galileana: (Espacio y Tiempo)
Sistema de referenciaBarco
Sistema de referenciaTierra
Newton enfrenta el problema de los graves.
El mito: La manzana en la cabeza.
Debe existir una fuerza que haga caer la manzana.
La fuerza que hace caer una manzana es la misma que hace que la Luna gire alrededor de la tierra
Cuarta Ley de Newton: Ley de Gravitación Universal.
El problema: Fuerzas a Distancias
1687, Philosophiae naturalis principia mathematica. Newton
Pasó el tiempo…..
300 años después una nueva revolución. La LUZ
Y Dios Dijo…
…Y la luz se hizo
1905 Einstein:Demostró que no existe el reloj de Dios.
El tiempo es relativo. Dilatación del tiempo.
Tampoco existe la regla de Dios.
El espacio también es relativo.Contracción de longitudes
Paradoja de los Gemelos:
¡¡Tendrán diferentes Edades!!
Energía es lo mismo que la masa
Causalidad:
¿Podrían las efectos anteceder a las causas?
¿Podría una bala matar a alguien antes de ser disparada?
¡¡¡Nooo.!!!!No Si Están Conectados Causalmente.
ConoDeLuz
1915 Einstein de nuevo:
Para medir espacio y tiempo se necesita una red sincronizada de relojes por todo el espacio.
Todos los eventos del Universo se pueden localizar en un mapa de 4-dimensiones... … Espacio-Tiempo
...El “tamaño” del tiempo y el espacio son afectados por la presencia de materia...
¿Qué pasa para observadores no inerciales (movimiento acelerado)?
Principio de invarianza GENERAL:
Las leyes de la naturaleza son validas para cualquier observador inercial o no inercial
(habida cuenta de la presencia de un campogravitatorio)
Supongamos que por un agujero practicado en pared dela nave entra un rayo de luz desde afuera...
✔ Astronauta: “si la luz siguió una curva, en el espacio dentro de mi nave, el camino más corto entre dos puntosno es recto sino curvo!”
✔ observador en superficie: LA GRAVEDAD ES LA DISTORSIÓN DELESPACIO QUE CAMBIA LÍNEAS RECTAS POR LÍNEAS CURVAS
Cuando un cuerpo se mueve en presencia de materia (balón-Tierra, Luna-Tierra, Tierra-Sol) su trayectoria no es recta porque haya una FUERZA DE GRAVEDAD sino porque el espacio en el que se mueve esta curvado!
No existe una “FUERZA DE GRAVEDAD”!
Si no existe una fuerza de gravedad:¿por qué un objeto que se suelta en reposo en la superficie de la Tierra cae al piso?
Movimiento de un cuerpo involucra siempre un desplazamiento en el espacio y en el tiempo
Aunque un objeto no cambie su posición en el espacio todos los objetos se mueven en el tiempo
En presencia de materia... ...Distancia más corta entre aquí y ahora, y un punto en el después es curva y colocará al objeto en otro lugar delespacio!...
Proyección de movimiento curvo en el espacio-tiempoes línea recta hacia el piso!: CAÍDA
Se podría decir que un objeto que se deja en reposoen el espacio en presencia de materia cae (cambia deposición) en respuesta a su movimiento curvo en elespacio-tiempo!!!
✔ Razón por la que hay que SOSTENER un cuerpo paraque no caiga...
Es necesario aplicar una fuerza a un objeto para que nose mueva siguiendo la trayectoria más corta entre doseventos!
¿Qué podemos decir sobre los relojes en un campo gravitatorio?
Dilatación del tiempo gravitatoria
Si se pone una regla en reposo en el campo gravitatorio...Longitud de la regla medida por el observador remoto esmenor que el medido por el observador en el campo!
CONTRACCIÓN GRAVITACIONAL DE LONGITUD
Radio de Schwarzschild
¿Qué pasa si el Sol se comprime hasta volverlo un punto?
Habría una región alrededor de él donde la curvatura del espacio-tiempo es tal, que la luz no podría salir
Ése sería el Radio de Schwarzschild
Para el caso del Sol, sería de 3km
Al pararse en el radio de Schwarzschild dos puntos muy cerca uno de otro como vistos a la distancia por un observador en el campo estarían separados por una distancia infinita.
Un fenómeno que tarda un tiempo finito en ocurrir cerca al objeto tomaría para un observador externo un tiempo infinito
¡AGUJERO NEGRO!
Edwin Hubble Observó que las Galaxias en el Universo se AlejabanUnas de otras…. …Entonces.
Si devolvemos la película, Todo debería haber estado Junto en un momento de la historia del Universo.
¡¡EL BIG BANG!!
1925 Edwin Hubble
BIOGRAFÍA:
Tiempo Cero: Densidad y Temperatura Infinitas. No sabemos que pasó.
Primer Segundo: 100 000 millones K. Todo el universo era casi tan caliente como el centro del Sol. El Universo alcanzó casi su tamaño actual. Tabla periódica: Hidrógeno, Deuterio, Helio y Litio.
180 segundos: La temperatura es una milésima de la temperatura del núcleo del sol. La Materia y la Luz se acoplan En Universo es OscuroPermaneces así durante un millón de años.
Un millón de años: La temperatura es de 3000 k, menos caliente que la temperatura superficial del sol. Se desacopla la luz de la materia. El Universo se hace transparente. Radiación cósmica de fondo.
Estructura a Gran Escala
Imagine el universo como una textura de una gran esponja,con espacios y filamentos.
Cada filamento compuesto por supercúmulo de grupos de “partecitas” llamados Galaxias.
El Universo Visible
El universo en un radio de 13,700 millones de años luz
El Universo Visible
El universo en un radio de 1,000 millones de añosLuz .7% del universovisible.
Los cúmulos de galaxias no están uniformementeDistribuidos.
Hay grandes vacíos,en donde es raroencontrargalaxias
El Universo Visible
El universo en un radio de 100millones de años luz Súper Cúmulo Virgo
Grupos de galaxias = 200
Galaxias= 2,500
El Universo Visible
El universo en un radio de5 millones de años luzGrupo Local deGalaxias
Galaxias = 3Galaxias enanas = 46
El Sistema Solar se encuentra a unos 28 mil años-luz del centro de la Vía Láctea.
La vía láctea
Estrellas = 220,000 millones
Diámetro de 100,000 años luz
En el brazo de Orión Estrellas = 600 millones
Gracias por su atención