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Nuestro imposible universo

Para mí resulta más o menos evidente que el universo existe. Sí, podríamos ponernos a filosofar sobre el sentido de la existencia, la realidad y todo lo demás.  Pero ni es el momento, ni podría aportar mucho. Insisto, el universo tiene toda la pinta de existir. Al menos se deja medir y con el paso de los años hemos podido obtener de él mejores observaciones.

Nos consta que el universo tuvo un origen, que ha evolucionado hasta su estado actual, que está compuesto por materia y energía de la que podemos tener una observación directa y por materia y energía de la que solo tenemos constancia a través de sus efectos gravitatorios. A estas últimas se las conoce como materia y energía oscura.  Además sabemos que la materia/energía que nos compone solo contribuye al contenido total del universo en un porcentaje no superior al 5%. El resto son cosas que todavía no hemos podido averiguar qué son o cómo se han originado.

Otra característica de nuestro universo, una muy impactante y sorprendente, es su  homogeneidad e isotropía, su apariencia y composición es la misma en todos los puntos y en  cualquier dirección que miremos.   Esta afirmación, respaldada por todas las observaciones cosmológicas hechas hasta la fecha, no es banal. Más bien nos enfrenta a la situación de explicar por qué nuestro universo esa así cuando todo indica que esa situación es imposible.

En esta entrada vamos a intentar entender todo esto y espero que os resulte tan sorprendente y maravilloso como me resultó a mí cuando me enfrenté a este tema por primera vez. La verdad es que es una de esas cosas que no me entran en la mollera y que me estremecen cada vez que vuelven a mi cabeza. La única cosa que saco en claro es que nos ha tocado vivir en un universo guasón.

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Un cielo que es igual mires donde mires… no, pero casi

Continuamos con nuestra incursión en el tema de la radiación cósmica de fondo. En las siguientes entradas vamos a intentar responder las siguiente preguntas:

¿Qué es esa radiación?

¿De dónde procede?

¿Qué información podemos obtener de ella?

En esta entrada nos concentraremos en saber de dónde sale esta radiación y qué aspecto tiene.

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La ley detrás de lo que vio Hubble

Edwin Hubble, el hombre que hizo que el universo se expandiera. Más bien, lo que hizo fue expandir nuestra capacidad de entender el universo y que aceptáramos que el universo no era algo estático sino que se está expandiendo.

En esta entrada no vamos a describir el método observacional que llevó a Hubble a determinar su ley.  No lo haremos por dos motivos, a) es un tema muy conocido y muy tratado por ahí y b) lo que nos interesa aquí es ver como se modeliza la ley de Hubble con los ingredientes que hemos ido introduciendo en el minicurso:  Cosmología, una introducción fácil.  De todas formas en algún momento discutiremos lo que hizo Hubble y sus resultados.

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El universo y su densidad

En las entradas anteriores del minicurso: Cosmología, una introducción fácil hemos presentado cómo se deducen las ecuaciones de Friedmann empleando las leyes de Newton.  Este truco nos permite librarnos de una descripción basada en relatividad general que complicaría todo muchísimo más desde un punto de vista matemático.

Las ecuaciones de Friedmann son esenciales porque nos dicen cómo se comporta el factor de escala que es el parámetro que nos habla de cómo se expande el universo.  Pero como vimos en las entradas correspondientes:  De Newton a la ecuación de Friedmann Primera Parte y De Newton a la ecuación de Friedmann Segunda Parte estás ecuaciones dependen de la densidad del universo (densidad de materia/energía).  Por lo tanto, para resolver dichas ecuaciones, lo que nos dirá cómo se comporta el factor de escala o dicho de otro modo como se expande el universo, tenemos que conocer cómo se comporta la densidad en el universo durante su evolución.

Así que en esta entrada nos vamos a centrar en hallar dicho comportamiento de la densidad.

Esto se puede encontrar en cualquier libro de cosmología: Libros de Cosmología.

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De Newton a la ecuación de Friedmann. Primera Parte

El estudio de la cosmología se basa en la comparación entre modelos teóricos que obtenemos del estudio del universo bajo la perspectiva de la Relatividad General y las observaciones que realizamos entre distintas características del mismo.

Un ingrediente esencial viene dado por lo que se conoce como ecuaciones de Friedmann. Estas ecuaciones tienen esta forma:

\left(\dfrac{\dot{a}}{a}\right)^2=\dfrac{8\pi G}{3}\rho-\dfrac{kc^2}{a^2}

No nos asustaremos por la fórmula, introduciremos y explicaremos cada término detalladamente. El objetivo de estas entradas que planeamos es mostrar como se pueden llegar a estas ecuaciones empleando la teoría de la gravitación universal de Newton que con mayor o menor profundidad todos hemos estudiado en nuestra vida. En concreto en esta vamos a presentar el punto inicial para este estudio y refrescar o repasar algunos detalles de la teoría de Newton, la densidad y el principio cosmológico.

Esta es la segunda entrada del minicurso: Cosmología, una introducción fácil.

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