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Expansión acelerada del universo

La «expansión acelerada del universo» o «universo en expansión acelerada» son términos con los que se designa el hecho descubierto en el año 1998 de que el universo se expande a una velocidad cada vez mayor. Este hecho fue un descubrimiento no esperado, ya que hasta ese descubrimiento se pensaba que, si bien el universo ciertamente estaba en expansión, esta, ocasionada como un eco del Big Bang, tenía un ritmo que iba decreciendo por efecto de la atracción gravitatoria mutua entre galaxias distantes (aunque lentamente por la densidad de materia-energía baja presente en el universo, Ωm, que se estima en ser igual a 0,29)

La hipótesis más común para dar cuenta de la expansión acelerada del universo es asumir la existencia de un tipo de energía exótica llamada energía oscura. De acuerdo con los cálculos cuantitativos alrededor del 70 % del contenido energético del universo consistiría en energía oscura, cuya presencia tendría un efecto similar a una constante cosmológica de tipo expansivo como el observado; sin embargo, la naturaleza exacta de este tipo de energía es desconocida.

A finales de los años 1990 unas observaciones de supernovas tipo A (clase Ia) arrojaron el resultado inesperado de que la expansión del universo ha ido acelerándose desde hace unos 5000 millones de años. [1][a]​Estas observaciones parecen más firmes a la luz de nuevos datos.[2]

De ser correcta esta teoría, el resultado último de esta tendencia sería la imposibilidad de seguir viendo cualquier otra galaxia. Esta nueva teoría del fin del universo ha recibido el nombre de Gran Desgarramiento o, en inglés, Big Rip.[3]

Puesto que la energía causante de la aceleración del espacio-tiempo no ha podido ser observada en forma directa, se ha dado en llamarla energía oscura. Dos candidatos teóricos que podrían hacer las veces de esta energía son una constante cosmológica no igual a cero (que pudo haber causado la inflación cósmica) y una energía repulsiva más general llamada quintaesencia. De todas maneras una expansión acelerada no entra en contradicción frontal con la formulación original de la teoría general de la relatividad que ya ocasionó en su tiempo una polémica entre Albert Einstein, quien en un tiempo introdujo la constante cosmológica en su ecuación de campo retirándola después, y varios científicos: Alexander Friedman, Georges Lemaître, Howard Percy Robertson y Arthur Geoffrey Walker, quienes probaron que existían soluciones estables no estacionarias sin el término proporcional a la constante cosmológica.[4][5]

Aceleración de la expansión del universo

La observación de que, retrocediendo en el tiempo 5×109 años, el Universo ha entrado desde un período de desaceleración de su expansión a uno de aceleración, surge como una predicción al aplicar el mecanismo de división y elongación de fotones en cascada (Photon-splitting and elongation-cascade, PSEC), propuesto por Alfred Bennun (Rutgers University), no solo al período de inflación cósmica (Alan Guth), sino también al de su subsiguiente expansión. Este mecanismo de expansión exponencial es asimilable a la constante cosmológica de Einstein, porque propone que la energía primordial se puede describir como una radiación que precede a la formación de materia, contrarrestando la atracción gravitatoria de la misma por elongación de longitud de onda, que persiste en el "fósil" observable como radiación cósmica de fondo (Cosmic Background Radiation, CMB). Esta caracterización conceptual, atribuyendo a la energía radiante una función de onda, 6 protones por metro cúbico (6 x masa en reposo del protón 9,38379×102 MeV), el valor resultante —5,630274×103— se multiplica por el volumen del universo observable en la actualidad —13,7×109 años luz, o 9,1×1078 metros cúbicos— para obtener el total de la energía presente al inicio de la inflación —5,124×1082 MeV—. Por división de este número por la energía de Planck se obtiene el número inicial de fotones: 5,124×1060. Estos trenes de fotones serían inicialmente confinados dentro de topología no calculable pero que se abre creando un espacio tridimensional de radio igual al radio de Fermi, 10–13 cm, y por lo tanto evitando la naturaleza puntual y adimensional de una singularidad. En simulación, desde el inicio de inflación (tiempo de Planck: 10–44 segundos) hasta su final (10–33 segundos), el tiempo se escaló como un incremento logarítmico y por subdivisión se obtuvo una secuencia de 66 lapsos con progresión de fechas respectivas, cada una duplicando la extensión temporal del período anterior.

En cada período, la energía por quanta se redujo a la mitad con respecto al período anterior, como si fuera una cascada de división de fotones reiterada 66 veces, o sea de 1×266 divisiones de los fotones iniciales pero cuyo incremento inicial del radio del universo se expresa en base 4 y exponencial 66, (1×2×2)66, ya que en cada división o partición de los fotones simultáneamente, no solo se dobla su número, sino también la amplitud de su longitud de onda. Ambos procesos no están limitados por la velocidad de la propagación de la luz en el espacio, porque implican transiciones en la amplitud del espacio-tiempo mismo. La contribución al crecimiento cósmico por despliegue de la luz en el mismo es despreciable durante la inflación. Sin embargo, esta se vuelve muy importante durante la expansión mientras la elongación de la longitud de onda de CMB se asocia en función temporal no ya a dichas mínimas fracciones de segundos, sino a muchos años luz.

Escalando desde el universo de 90 años luz de radio (r) al final de la inflación hasta 12,08×109 años luz (que es menor que el radio al presente) se obtiene una exponencial 27 para representar la secuencia de divisiones de fotones en base dos: 90×227 = 12,08×109 años luz. Este procedimiento para calcular la cascada de división de fotones durante la expansión cósmica podría no ser el adecuado.

Otra aproximación es verificar este valor iterativo de exponencial 27 obtenido para las secuencias de divisiones en la era de expansión usando el valor energético al presente de CMB —2,71 K o 2,3×10–10 MeV— multiplicado por 227 para obtener el valor energético de CMB al final de la inflación: 3,087×10–2 MeV. El ajustado de este número por simulación posiblemente requiere diferenciar la contribución de la expansión debida a la luz, o de la debida a la división fotónica usando parámetros adicionales como los relacionados con la formación de materia. Como el fotón carece de masa, el origen de esta, vinculada a una radiación primogénita requiere postular un mecanismo para su generación. Este podría ser que en función de un momento angular, éste manifiesta equivalencia de masa. Transferencia de momento angular ocurriría durante la desaceleración de un cosmos inicialmente rotacional, o porque los trenes de fotones (polarizados transversalmente) viajarían en una dirección del espacio-tiempo que le conferiría momento angular.

Véase también

Notas

  1. [1]​ Frieman, Turner & Huterer (2008) p. 6: "The Universe has gone through three distinct eras: radiation-dominated, z ≳ 3000; matter-dominated, 3000 ≳ z ≳ 0.5; and dark-energy-dominated, z ≲ 0.5. The evolution of the scale factor is controlled by the dominant energy form: a(t) ∝ t2/3(1 + w) (for constant w). During the radiation-dominated era, a(t) ∝ t1/2; during the matter-dominated era, a(t) ∝ t2/3; and for the dark energy-dominated era, assuming w = −1, asymptotically a(t) ∝ exp(Ht)."
    p. 44: "Taken together, all the current data provide strong evidence for the existence of dark energy; they constrain the fraction of critical density contributed by dark energy, 0.76 ± 0.02, and the equation-of-state parameter, w ≈ −1 ± 0.1 (stat) ± 0.1 (sys), assuming that w is constant. This implies that the Universe began accelerating at redshift z 0.4 and age t 10 Gyr. These results are robust – data from any one method can be removed without compromising the constraints – and they are not substantially weakened by dropping the assumption of spatial flatness."

Referencias

  1. Frieman, Joshua A.; Turner, Michael S.; Huterer, Dragan (2008). «Dark Energy and the Accelerating Universe». Annual Review of Astronomy and Astrophysics 46 (1): 385-432. Bibcode:2008ARA&A..46..385F. arXiv:0803.0982. doi:10.1146/annurev.astro.46.060407.145243. 
  2. Bär, Marcelo (18 de abril de 2006). «El destino del universo es disgregarse». Axxón. Consultado el 10 de marzo de 2009. 
  3. Dos Santos, Marcelo (18 de abril de 2006). «Buscando la energía oscura». Axxón. Consultado el 13 de marzo de 2009. 
  4. Luis Enrique Otero Carvajal.[1] del universo infinito y estático al universo en expansión.
  5. La expansión acelerada del universo no entra en contradicción frontal con la relatividad, puesto que, según el punto de vista que adoptemos, y según el principio de equivalencia (una de las bases de la RG) la gravedad en la superficie de un astro puede asimilarse a un movimiento acelerado, por lo que objetos muy alejados de esta superficie deberían tener también un movimiento acelerado.
  •   Datos: Q1049613

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La expansion acelerada del universo o universo en expansion acelerada son terminos con los que se designa el hecho descubierto en el ano 1998 de que el universo se expande a una velocidad cada vez mayor Este hecho fue un descubrimiento no esperado ya que hasta ese descubrimiento se pensaba que si bien el universo ciertamente estaba en expansion esta ocasionada como un eco del Big Bang tenia un ritmo que iba decreciendo por efecto de la atraccion gravitatoria mutua entre galaxias distantes aunque lentamente por la densidad de materia energia baja presente en el universo Wm que se estima en ser igual a 0 29 La hipotesis mas comun para dar cuenta de la expansion acelerada del universo es asumir la existencia de un tipo de energia exotica llamada energia oscura De acuerdo con los calculos cuantitativos alrededor del 70 del contenido energetico del universo consistiria en energia oscura cuya presencia tendria un efecto similar a una constante cosmologica de tipo expansivo como el observado sin embargo la naturaleza exacta de este tipo de energia es desconocida Cosmologia fisicaRadiacion de fondo de microondasArticulosUniverso primitivoTeoria del Big Bang Inflacion cosmica Nucleosintesis primordialExpansionExpansion metrica del espacio Expansion acelerada del Universo Ley de Hubble Corrimiento al rojoEstructuraForma del universo Espacio tiempo Materia barionica Universo Materia oscura Energia oscuraExperimentosPlanck satelite WMAP COBECientificosAlbert Einstein Edwin Hubble Georges Lemaitre Stephen Hawking George GamowPortalesPrincipalCosmologiaOtrosFisica Astronomia Exploracion espacial Sistema SolarA finales de los anos 1990 unas observaciones de supernovas tipo A clase Ia arrojaron el resultado inesperado de que la expansion del universo ha ido acelerandose desde hace unos 5000 millones de anos 1 a Estas observaciones parecen mas firmes a la luz de nuevos datos 2 De ser correcta esta teoria el resultado ultimo de esta tendencia seria la imposibilidad de seguir viendo cualquier otra galaxia Esta nueva teoria del fin del universo ha recibido el nombre de Gran Desgarramiento o en ingles Big Rip 3 Puesto que la energia causante de la aceleracion del espacio tiempo no ha podido ser observada en forma directa se ha dado en llamarla energia oscura Dos candidatos teoricos que podrian hacer las veces de esta energia son una constante cosmologica no igual a cero que pudo haber causado la inflacion cosmica y una energia repulsiva mas general llamada quintaesencia De todas maneras una expansion acelerada no entra en contradiccion frontal con la formulacion original de la teoria general de la relatividad que ya ocasiono en su tiempo una polemica entre Albert Einstein quien en un tiempo introdujo la constante cosmologica en su ecuacion de campo retirandola despues y varios cientificos Alexander Friedman Georges Lemaitre Howard Percy Robertson y Arthur Geoffrey Walker quienes probaron que existian soluciones estables no estacionarias sin el termino proporcional a la constante cosmologica 4 5 Indice 1 Aceleracion de la expansion del universo 2 Vease tambien 3 Notas 4 ReferenciasAceleracion de la expansion del universo EditarLa observacion de que retrocediendo en el tiempo 5 109 anos el Universo ha entrado desde un periodo de desaceleracion de su expansion a uno de aceleracion surge como una prediccion al aplicar el mecanismo de division y elongacion de fotones en cascada Photon splitting and elongation cascade PSEC propuesto por Alfred Bennun Rutgers University no solo al periodo de inflacion cosmica Alan Guth sino tambien al de su subsiguiente expansion Este mecanismo de expansion exponencial es asimilable a la constante cosmologica de Einstein porque propone que la energia primordial se puede describir como una radiacion que precede a la formacion de materia contrarrestando la atraccion gravitatoria de la misma por elongacion de longitud de onda que persiste en el fosil observable como radiacion cosmica de fondo Cosmic Background Radiation CMB Esta caracterizacion conceptual atribuyendo a la energia radiante una funcion de onda 6 protones por metro cubico 6 x masa en reposo del proton 9 38379 102 MeV el valor resultante 5 630274 103 se multiplica por el volumen del universo observable en la actualidad 13 7 109 anos luz o 9 1 1078 metros cubicos para obtener el total de la energia presente al inicio de la inflacion 5 124 1082 MeV Por division de este numero por la energia de Planck se obtiene el numero inicial de fotones 5 124 1060 Estos trenes de fotones serian inicialmente confinados dentro de topologia no calculable pero que se abre creando un espacio tridimensional de radio igual al radio de Fermi 10 13 cm y por lo tanto evitando la naturaleza puntual y adimensional de una singularidad En simulacion desde el inicio de inflacion tiempo de Planck 10 44 segundos hasta su final 10 33 segundos el tiempo se escalo como un incremento logaritmico y por subdivision se obtuvo una secuencia de 66 lapsos con progresion de fechas respectivas cada una duplicando la extension temporal del periodo anterior En cada periodo la energia por quanta se redujo a la mitad con respecto al periodo anterior como si fuera una cascada de division de fotones reiterada 66 veces o sea de 1 266 divisiones de los fotones iniciales pero cuyo incremento inicial del radio del universo se expresa en base 4 y exponencial 66 1 2 2 66 ya que en cada division o particion de los fotones simultaneamente no solo se dobla su numero sino tambien la amplitud de su longitud de onda Ambos procesos no estan limitados por la velocidad de la propagacion de la luz en el espacio porque implican transiciones en la amplitud del espacio tiempo mismo La contribucion al crecimiento cosmico por despliegue de la luz en el mismo es despreciable durante la inflacion Sin embargo esta se vuelve muy importante durante la expansion mientras la elongacion de la longitud de onda de CMB se asocia en funcion temporal no ya a dichas minimas fracciones de segundos sino a muchos anos luz Escalando desde el universo de 90 anos luz de radio r al final de la inflacion hasta 12 08 109 anos luz que es menor que el radio al presente se obtiene una exponencial 27 para representar la secuencia de divisiones de fotones en base dos 90 227 12 08 109 anos luz Este procedimiento para calcular la cascada de division de fotones durante la expansion cosmica podria no ser el adecuado Otra aproximacion es verificar este valor iterativo de exponencial 27 obtenido para las secuencias de divisiones en la era de expansion usando el valor energetico al presente de CMB 2 71 K o 2 3 10 10 MeV multiplicado por 227 para obtener el valor energetico de CMB al final de la inflacion 3 087 10 2 MeV El ajustado de este numero por simulacion posiblemente requiere diferenciar la contribucion de la expansion debida a la luz o de la debida a la division fotonica usando parametros adicionales como los relacionados con la formacion de materia Como el foton carece de masa el origen de esta vinculada a una radiacion primogenita requiere postular un mecanismo para su generacion Este podria ser que en funcion de un momento angular este manifiesta equivalencia de masa Transferencia de momento angular ocurriria durante la desaceleracion de un cosmos inicialmente rotacional o porque los trenes de fotones polarizados transversalmente viajarian en una direccion del espacio tiempo que le conferiria momento angular Vease tambien EditarEnergia oscura Ley de Hubble Big Rip Destino ultimo del universoNotas Editar 1 Frieman Turner amp Huterer 2008 p 6 The Universe has gone through three distinct eras radiation dominated z 3000 matter dominated 3000 z 0 5 and dark energy dominated z 0 5 The evolution of the scale factor is controlled by the dominant energy form a t t2 3 1 w for constant w During the radiation dominated era a t t1 2 during the matter dominated era a t t2 3 and for the dark energy dominated era assuming w 1 asymptotically a t exp Ht p 44 Taken together all the current data provide strong evidence for the existence of dark energy they constrain the fraction of critical density contributed by dark energy 0 76 0 02 and the equation of state parameter w 1 0 1 stat 0 1 sys assuming that w is constant This implies that the Universe began accelerating at redshift z 0 4 and age t 10 Gyr These results are robust data from any one method can be removed without compromising the constraints and they are not substantially weakened by dropping the assumption of spatial flatness Referencias Editar a b Frieman Joshua A Turner Michael S Huterer Dragan 2008 Dark Energy and the Accelerating Universe Annual Review of Astronomy and Astrophysics 46 1 385 432 Bibcode 2008ARA amp A 46 385F arXiv 0803 0982 doi 10 1146 annurev astro 46 060407 145243 Bar Marcelo 18 de abril de 2006 El destino del universo es disgregarse Axxon Consultado el 10 de marzo de 2009 Dos Santos Marcelo 18 de abril de 2006 Buscando la energia oscura Axxon Consultado el 13 de marzo de 2009 Luis Enrique Otero Carvajal 1 del universo infinito y estatico al universo en expansion La expansion acelerada del universo no entra en contradiccion frontal con la relatividad puesto que segun el punto de vista que adoptemos y segun el principio de equivalencia una de las bases de la RG la gravedad en la superficie de un astro puede asimilarse a un movimiento acelerado por lo que objetos muy alejados de esta superficie deberian tener tambien un movimiento acelerado Datos Q1049613Obtenido de https es wikipedia org w index php title Expansion acelerada del universo amp oldid 135968622, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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