Origen Y Evolucion Del Universo

Origen y Evolución del Universo
Gonzalo Tancredi
Depto. Astronomía - Fac. Ciencias
• Hubble Deep Field
• Formación de Galaxias
• Cosmic Microwave Background
Radiation
• Modelo de Big Bang Inflacionario

Hubble Deep Field
• 10 días consecutivos de observación -150 órbitas (1995)
• HDF-N en Osa Mayor
(Gran cucharón – Big Dipper)
• Campo de 5.3 arcmin2
• Magnitud límite V ~ 30

Observando no máslejos pero si
más débil

Censo de objetos
• ~ 3000 Galaxias en región del visible
• 40% de las galaxias son irregulares,
peculiares o en fusión
• < 40 estrellas de la secuencia principal del
disco y del Halo
• 150 corrimientos al rojo medidos
• 2 supernovas

La escalera de distancias

Tipos de SN

La curva de luz de las SN

Superposición de la
curva de luz de 22 SN

Estimando distancias conSN
Magnitud absoluta presenta
poca dispersión.
Buena correlación entre
magnitud del máximo y log. de
velocidad de recesión (v220).

La relación Tully-Fisher
Vincula el ancho de la línea de
21cm o de H con la
magntiud absoluta de una
galaxia.
El ancho de Hse usa para
determinar Vrot, que estará
relacionada por la Ley de
Kepler con la Masa, esta con
la Luminosidad y la Mabs.

Ley de Hubble
Leyde Hubble con
estimaciones de
distancia
basadas en SN tipo Ia

H0 = 67 ± 10 km/s/Mpc

v H 0 d
Ley de Hubble con
estimaciones de
distancia
basadas en relación de
Tully-Fisher

Relatividad General

2
2
2
2
2
ds

c
dt

R
(
t
)
d

La métrica del espacio tiempo
2
2
2
2
d dx  dy  dz
R(t) – factor de escala

Para un espacio Euclido
en coordenadas esféricas
Para un espacio curvo
Donde Sk() = sinh

sin 
para k = 0,  = r

2

2

2

2

2

2

d dr  r (d  sin d )
2

2

2

d d  S k (  )(d 2  sin 2 d 2 )
para k = -1 Hiperbólico
para k = 0 Plano
para k = 1 Esférico

k =- 1

La curvatura
del espacio
k=0

k=1

Expansión del Universo
cdt
d 
R(t )
d – elemento de
distacia a lo largo
del rayo de luz
R(t) – factor de escala
c – vel. luz

t0

dt
 c 
R(t )
t1

Corrimiento alrojo
El corrimiento al rojo z
lo calculamos como

rec  em rec

 1 z
em
em

Considerado como una velocidad de recesión z 1 

1 v / c v

1 v / c c

Considero luz de long. frecuencia  y período P.
Supongo un par de rayos emitidos en dos máximos
consecutivos a t1 y t1 + Pem. Los dos rayos serán
recibidos a t0 y t0 + Prec. Igualando la longitud de los
caminos, llegamos a

R (t1 ) PrecR(t0 ) Pem
R0 Prec  em rec



1  z
R1 Pem  rec em

Record en distancias

Galaxia más distante z=6.56
Lyman  en reposo =1216 Å

Quasar más distante z=6.4

Rotación de las
Galaxias
Velocidad constante a grandes
distancias. No se aprecia caída
kepleriana por
masa central.

Halo de materia
oscura
(NO agujeros negros o
estrellas neutronicas
SI ? estrellas de baja
masa, enanas
marrones)La radiación cósmica de fondo

Anisotropías de la Radiación Cósmica
de Fondo
Mapa medido por
COBE con escala
entre 0 y 4K (luego de
quitar “aportes
locales”)

Se muestran
fluctuaciones de
1 parte en 100.000
(30 K)

Comparación de los
mapas elaborados cpn
COBE y con WMAP

Resultados del WMAP
• Las primeras estrellas se
formaron 200 millones de años
luego del Big Bang.
• La radiación cósmica defondo
se originó 379,000 años después
del Big Bang.
• H0 = 71 ± 4 km/sec/Mpc

Anisotropías en CMBR
 = 0.3

= 1
Buen ajuste de datos
observaciones con

 1

Formación de estructuras

Distribución de
materia a gran
escala

La dinámica del Universo

Ecuación de Friedmann


2

 
2
R
8

G

kc


2
H   
  2
3
3 R
 R
 
H – “constante” de Hubble
para la tasa de expansión

R -Factor de escala
- densidad del Universo
G, c - constantes
k - constante de curvatura (1,0,–
1)

- Constante cosmológica
q - parámetro de desaceleración
para la desaceleración



R 4G 
3p  
qH  
  2 
R
3 
c  3
2

Universo dominado por la materia en el
presente
p=0y=0

q0 H 0

2

Universo plano q0 = 0.5

4G

0
3
k=0

crit - densidad crítica

 crit

3H 2

1.96 x10  29 h...