Rela;vidad General y Cosmología

Transcripción

1 Rela;vidad General y Cosmología Juan García- Bellido IFT- UAM/CSIC La Rela;vidad General, 100 años después 8 de Mayo de 2015 Salón de Actos del CSIC

2 F = G m m' r 2

3 Por qué es oscuro el cielo de noche?

4 100 Paradoja de Olbers 10 1 Distribución uniforme de estrellas: 100 veces más estrellas 10 veces más lejos dan la misma luminosidad que 1 estrella cercana

5 Distribución uniforme de estrellas

6 No hay espacio absoluto La inercia depende de la distribucion de materia en el universo

7 Principio de Equivalencia entre Gravitación e Inercia Todos los cuerpos caen con la misma aceleración En caida libre desaparece la fuerza de la gravedad Newton Einstein

8 G µν = 8πG T µν

9 El espacio-tiempo es dinámico, se curva con la materia y energia del universo

10 Gravitación = Inercia Geometría Materia

11 Deflexión gravitacional de la luz Sistema en caida libre en un campo gravitacional

12 Lentes gravitacionales

13 Blue/Redshift gravitacional Sistema en caida libre en un campo gravitacional

14 Blueshift y redshift gravitacional

15 En su búsqueda de un universo estático como solución de sus ecuaciones, Einstein perdió la oportunidad de predecir la expansión del universo

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18 El espacio es homogéneo 5 billion years e isótropo (a gran escala) (you are here)

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20 Relatividad General Homogeneidad e Isotropía Expansión Universo

21 redshift

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23 Espectro visible: del violeta al rojo

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25 Mount Wilson Edwin P. Hubble Mount Palomar Observar lejos = Observar el pasado

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27 Hubble Space Telescope

28 Hubble (1929) HST (1999) Dominado por errores sistemáticos!

29 Ecuación de Einstein-Friedmann M = K = 0 K > 0 K < 0 4π 3 ρ a3 = const. velocidad escape recolapso expansion eterna

30 Modelo Einstein-de Sitter (1917) T +V = E EdS E < 0 K = 0 1 a c a c a c = recolapso expansion 3GM Λ punto de equilibrio (inestable) 1/ 3

31 El Universo se enfría como un gas en expansión

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34 Fondo de Radiación de Microondas

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37 The Nobel Prize in Physics 1978 "for their discovery of the cosmic microwave background radiation" Arno A. Penzias Robert W. Wilson

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39 The Nobel Prize in Physics 2006 "for their discovery of the blackbody form and anisotropy of the cosmic microwave background radiation" John C. Mather George F. Smoot

40 L2

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43 Planck

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45 Planck (2014)

46 Planck (2014) Inflación predijo esta curva hace más de 30 años 6 parámetros ΛCDM ĺel Universo es Euclídeo!

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49 Predicciones de Inflación Fluctuaciones cuánticas Inflación Anisotropías de la radiación de fondo años después del Big Bang fotones Ondas gravitacionales millones años después del Big Bang Formación estructura

50 Formación de Estructura a Gran Escala

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52 Anisotropías CMB Epoca oscura Primeras estrellas Galaxias & Quásares Cúmulos & Supercúmulos

53 Umbrales de contraste de densidad Galaxias QSO Primeras estrellas Cúmulos Supercúmulos Vacios

54 Colapso Gravitacional Región colapsada (una galaxia) Región más densa Semilla inicial Expansión (Flujo de Hubble) tiempo

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56 El Universo acelerado: Energía Oscura

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58 The Nobel Prize in Physics 2011 "for the discovery of the accelerating expansion of the Universe through observations of distant supernovae" Saul Perlmutter Brian P. Schmidt Adam G. Riess

59 SN1994d

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62 Supernovae Lightcurves SN-Ia as Standard Candels

63 pasado futuro expansión acelerada t 0 SN t * expansión decelerada Big Bang

64 Atracción gravitatoria frena la expansión del Universo MATERIA OSCURA

65 Algo hace que las galaxias se alejen unas de otras ENERGIA OSCURA

66 Cuánto es la aceleración del universo hoy en día? a a = 4π G 3 ( ρ + 3p) + Λ 3 Friedmann a 0 = Ω M 2 + Ω Λ = a 0 t 0 2 a 0 H 0 2 = ms 2

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70 The fate of the universe: Three scenarios Strengthening dark energy speeds up the Universe, causing it to break apart The Universe expands Gradually, in balance With gravity Dark energy weakens and matter causes the Universe to collapse

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72 Blog : Investigación y Ciencia Cosmología de precisión Juan García-Bellido Capdevila