Thread by @CientificasMxAC

✨ Introducción rápida a la Cosmología 🔭

Esta es la versión miniatura de una presentación que di para mi clase de #Astronomía General hace un par de años.

¡Espero que la disfruten! #ciencia #scicomm 🌌🪐👩‍🚀

La cosmología es la ciencia que estudia el Universo a gran escala, a una escala tan grande que nuestra unidad de distancia son los megapársecs. ¡Un megapársec es equivalente a poner 3.37x10^20 campos de futbol seguiditos!

A esas escalas, el universo no tiene preferencias.

Es decir, en todos lados y pa' todos se ve exactamente igual. A esto le llamamos el Principio Cosmológico. Claro que esto no es exacto.

Les aseguro que el asiento que escogen en un salón de clases pequeño no es el mismo asiento que escogen en una sala de cine grande.

Imagínense que el salón es el Sol y el cine un clúster de galaxias. En el Sol nada más te mueves poquito del centro hacia afuera y ya cambiaron las densidades, mientras que en el clúster te puedes poner en diferentes "asientos" y la densidad se va a ver más o menos homogénea

O sea, el principio cosmológico no funciona para todas las escalas, pero entre más grande la distancia mejor funciona.

Otro punto importante a considerar es que el universo no es estático, sino que se está expandiendo. De nuevo, esto depende de la escala.

No notarás esta expansión al nivel de moléculas, ni siquiera a las escalas del Sistema Solar pero si la notarás a las distancias en donde el principio cosmológico empieza a aplicar.

Y esto es porque la interacción importante aquí es la gravedad en una distribución homogénea.

A escalas pequeñitas como las moleculares la gravedad es muy débil como para ser la fuerza dominante, en el Sistema Solar la gravedad es definitivamente la que rige el movimiento de los planetas pero el punto aquí es que no hay una distribución pareja de la masa.

Y, por lo tanto, tampoco una distribución pareja de la gravedad. El Sol básicamente tiene el 99% de la masa (gravedad) del Sistema Solar lo que hace que los planetas giren a su alrededor.

¿Pero saben en dónde si empieza a haber una distribución homogénea de la materia?

Así es, a las escalas del principio cosmológico en donde nuestra constituyente más básica del universo son las galaxias.

A estas escalas podemos notar la expansión del universo.

[The Expanding Universe And Cosmological Redshift GIF by Science Ukraine]

Esta expansión es descrita por una ecuación llamada Ley de Hubble-Lemaître que nos dice que hay una relación lineal entre la velocidad de las galaxias y su distancia.

Cuanto más lejos se encuentra una galaxia de otra, más rápidamente aparenta alejarse con respecto a ella.

La constante que relaciona velocidad y distancia la llamamos constante de Hubble.

En la gráfica pueden ver distintos valores medidos de esta constante y tal vez notarán que no todos están de acuerdo.

Hay valores cercanos a H0 = 67,4±0,5 km/s/Mpc

Pero también hay valores más cercanos a H0 = 73,52±1,62 km/s/Mpc. Esta discrepancia se llama "tensión de Hubble" y la verdad es que no sabemos del todo por qué existe.

Podrían ser errores sistemáticos en los experimentos o indicaciones de nueva física que aún no conocemos.

Permítanme explicarles la expansión del universo con la clásica analogía del panqué con pasas 🌌 🍞

Imagínense que ya tienen su masa con pasas lista para hornear, ahora se montan en una de las pasitas del centro y ven que hay una pasa a 5cm de ustedes y otra pasa a 10cm.

Su bola de masa medía 20cm pero ahora la meten a hornear durante 1 hora, la masa se horneó, se expandió y ahora es un rico panqué que mide 40cm.

Notan que ahora las pasas están a 10cm y 20cm de ustedes, respectivamente.

Aunque el panqué se expandió y ahora las pasas están más lejos podemos ver que las proporciones son las mismas. Todo creció el doble.

Es decir, las pasas mantuvieron su lugar en la masa, ahora están más lejos porque la masa en sí se expandió.

Desde el punto de vista de una de las pasas, parece que todas las demás pasas en el panqué están alejándose con una cierta velocidad. Las pasas más cercanas se alejan más lentamente y las pasas distantes se alejan más rápidamente.

[GIF de la misión WMAP]

Las pasas son como las galaxias y la masa es el espacio en el universo. El espacio en sí entre las galaxias se está expandiendo.

Lo sé, tomen un minuto para reflexionar. 🤯

[GIF de Einstein online]

Hasta aquí la primera parte de Introducción a la Cosmología, espero que la analogía les haya servido para imaginarse el concepto de expansión y no sueñen mucho con panqués en la noche.

En la segunda parte hablaremos un poco más de evidencias del Big Bang. 🌌 🪐 💥

#scicomm