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Horizonte de sucesos cosmológico

 
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Tomcat
Ruido de fondo
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Registrado: 13 Ene 2007
Mensajes: 19

MensajePublicado: Mie 21 Sep 2011 03:50:26    Asunto: Horizonte de sucesos cosmológico Responder citando

Tengo una duda sobre el horizonte de eventos cosmológico, es decir, sobre la distancia a que se encuentran ahora mismo las galaxias que jamás podremos observar en un futuro lejano debido a que la esfera de Hubble crece con menor rapidez de lo que se expande el Universo. ¿Cómo se calcula ese horizonte? ¿A que distancia se halla ahora? Mil gracias por ayudarme.
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Alien
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MensajePublicado: Mie 21 Sep 2011 21:05:25    Asunto: Re: Horizonte de sucesos cosmológico Responder citando

Tomcat escribió:
Tengo una duda sobre el horizonte de eventos cosmológico, es decir, sobre la distancia a que se encuentran ahora mismo las galaxias que jamás podremos observar en un futuro lejano debido a que la esfera de Hubble crece con menor rapidez de lo que se expande el Universo. ¿Cómo se calcula ese horizonte? ¿A que distancia se halla ahora? Mil gracias por ayudarme.


Partiendo de la relacion a(t) dr = c dt, que significa que la distancia (comovil) que recorre la luz en un tiempo depende de su propia velocidad mas la expansion del universo indicada por el factor de escala a(t). Por ejemplo en un universo estatico a(t)=1 y tendriamos la habitual r=ct.

Entonces el horizonte de eventos, los objetos mas lejanos que podramos observar en el futuro, se calcula integrando dr = c/a(t) dt, entre el tiempo actual y el infinito (si el universo se expande por siempre).

Y depende del modelo de universo. Si la expansion es lineal a(t)=t/t0, la integral no converge y no hay horizonte de eventos. Con el tiempo iriamos viendo todo el universo. En el modelo Einstein-De Sitter a(t)=(t/t0)^2/3 y tampoco hay horizonte de eventos, la galaxias del limite del universo observable van entrando al universo observable a la velocidad de la luz.

Pero si la expansion es acelerada, tipo De-Sitter, que son los que dan cuenta del modelo inflacionario , a(t) = exp [H (t-t0)], La constante de Hubble es constante, la integral converge y hay un horizonte de eventos, que coincide con el horizonte de Hubble (la distancia a la que las galaxias se alejan a la velocidad de la luz, Z=1), es decir, el Horizonte de eventos=Horizonte de Hubble=c/H.

Ahora depende de que valor tiene la constante de Hubble (y de que sea constante y de que nuestro universo sea de tipo De-Sitter y que se expanda por siempre). Actualmente se considera que H es de unos 70 km/s por Megaparsec.

Entonces el Horizonte de Eventos=c/H= 13.97 Gy luz, es decir a unos 14 mil millones de años luz. (Realmente se considera que es de unos 16 mil. Depende de la constante de Hubble y el modelo De-Sitter). A esa distancia las galaxias se alejan a la velocidad de la luz, Z=1, y se salen del horizonte de eventos.

El radio del universo observable esta a 46 mil años luz. Pero al principio no habia radiacion asi que el radio del universo visible esta a unos 45 mil millones de años luz, que es la fuente de la radiacion de fondo de microondas. Es decir (45-16)/45, el 64% por ciento del universo que vemos ya estaria fuera del horizonte de eventos. Si los modelos de De-Sitter se corresponden con el universo real.
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Tomcat
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Registrado: 13 Ene 2007
Mensajes: 19

MensajePublicado: Jue 22 Sep 2011 03:45:32    Asunto: Gracias y un par de dudas más Responder citando

Alien, mil gracias por tu respuesta. Me ha ayudado muchísimo a comprender esto de los horizontes. Sólo tengo un par de inquietudes más. De acuerdo con lo que me dices, ¿estoy en lo correcto al presuponer que en cualquier modelo de Universo con expansión acelerada, el horizonte de eventos coincidirá con el radio de Hubble? Y una cosa más: supongamos que existe un grupo de galaxias situadas dentro del horizonte de eventos a unos 12 000 años luz de la Tierra. Según entiendo, en el futuro lejano, es decir, dentro de 12 000 millones de años, su luz todavía será visible para nosotros, pero luego de ese tiempo nunca más, ya que transcurrido ese lapso habrá salido del horizonte. ¿Es así?

Mil gracias otra vez.
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Alien
Invitado





MensajePublicado: Jue 22 Sep 2011 19:09:11    Asunto: Re: Gracias y un par de dudas más Responder citando

Tomcat escribió:
De acuerdo con lo que me dices, ¿estoy en lo correcto al presuponer que en cualquier modelo de Universo con expansión acelerada, el horizonte de eventos coincidirá con el radio de Hubble?


No. Que coincidan horizonte de eventos y horizonte de hubble es una caracteristica del modelo De-Sitter, con factor de escala a(t)=e^Ht. Es el modelo de expansion que actualmente se considera mas acorde con los datos, sobre todo del periodo inflaccionario. Pero hay otros modelos de expansion acelerada en que no se cumple esa relacion.


Tomcat escribió:
Y una cosa más: supongamos que existe un grupo de galaxias situadas dentro del horizonte de eventos a unos 12 000 años luz de la Tierra. Según entiendo, en el futuro lejano, es decir, dentro de 12 000 millones de años, su luz todavía será visible para nosotros, pero luego de ese tiempo nunca más, ya que transcurrido ese lapso habrá salido del horizonte. ¿Es así?


Si. En un universo en expansion acelerada con horizonte de Eventos como el de De-Sitter, con el tiempo todas las galaxias van cruzandolo y finalmente desaparecen tambien del universo observable. La Via Lactea y el grupo local se quedarian solos en un universo observable vacio.
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Alien
Invitado





MensajePublicado: Jue 22 Sep 2011 20:34:02    Asunto: Re: Gracias y un par de dudas más Responder citando

Alien escribió:

Si. En un universo en expansion acelerada con horizonte de Eventos como el de De-Sitter, con el tiempo todas las galaxias van cruzandolo y finalmente desaparecen tambien del universo observable. La Via Lactea y el grupo local se quedarian solos en un universo observable vacio.


Una correccion. Con el tiempo las galaxias van cruzando el horizonte de eventos y ya no nos puede llegar la luz que emitan a partir de ese momento, sin embargo no salen del universo observable, que tambien se expande exponencialmente r=c/H(e^Ht0-1). El horizonte de Eventos actua como una barrera del Tiempo. Una vez que una galaxia lo cruza la seguimos viendo cada vez mas atras en el pasado, hasta el momento en que se convierte en radiacion de fondo de microondas, y despues desaparece del universo visible (Que no del observable). La conclusion final es parecida pero es un matiz importante.
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Alien
Invitado





MensajePublicado: Jue 22 Sep 2011 21:26:35    Asunto: Re: Gracias y un par de dudas más Responder citando

Alien escribió:

Una correccion. Con el tiempo las galaxias van cruzando el horizonte de eventos y ya no nos puede llegar la luz que emitan a partir de ese momento, sin embargo no salen del universo observable, que tambien se expande exponencialmente r=c/H(e^Ht0-1). El horizonte de Eventos actua como una barrera del Tiempo. Una vez que una galaxia lo cruza la seguimos viendo cada vez mas atras en el pasado, hasta el momento en que se convierte en radiacion de fondo de microondas, y despues desaparece del universo visible (Que no del observable). La conclusion final es parecida pero es un matiz importante.


La correccion es peor que lo que corregido. He dicho una barbaridad. Cuando una Galaxia cruzara el horizonte de eventos no podrias verla mas atras en el tiempo, sino con la ultima luz que emitio, solo que corrida cada vez mas al rojo en un efecto parecido a la caida en el horizonte de eventos de un agujero negro donde el tiempo se detiene. Efectivamente en algun momento nos llegaria su luz dilatada como radiacion de microondas y luego dejaria de ser visible. Sin embargo la radiacion de fondo de microondas del Big Bang llegaria de edades y distancias cada vez mas lejanas en el limite del universo observable que tambien se expandiria exponencialmente con la formula indicada antes.

Con lo cual a mi tambien me surge una duda ahora, no soy especialista en cosmologia ni mucho menos, y es si en el modelo de De-Sitter con horizonte de eventos esta contemplado un doble origen para la radiacion de fondo de microondas.








En el limite del universo observable que se expande exponencialmente van entrando
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Tomcat
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Registrado: 13 Ene 2007
Mensajes: 19

MensajePublicado: Vie 23 Sep 2011 15:49:20    Asunto: Responder citando

De nuevo, gracias por ayudarme a entender este asunto. Me queda una sola cuestión, si una vez traspasado el horizonte de eventos no podremos ver la luz de los astros que salieron de él, ¿Cómo es que sí vamos a poder ver la Radiación de Fondo? NO estaría ésta aún más distante que aquéllos? Pienso que no deberíamos poder verla incluso hoy, ya que si el CMB se halla ahora mismo a una distancia de z=1100, eso significa que cuando emitió los fotones de microondas estaba más cerca de lo que lo vemos hoy (a unos 41 millones de años luz, me parece), lo que, sin embargo, supera por mucho el radio de Hubble para esa época, el cual, según mis cálculos, debió haber medido únicamente 628 años luz. ¿cómo diablos es entonces que ahora mismo lo vemos?
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Alien
Invitado





MensajePublicado: Sab 24 Sep 2011 12:11:47    Asunto: Responder citando

Tomcat escribió:
De nuevo, gracias por ayudarme a entender este asunto. Me queda una sola cuestión, si una vez traspasado el horizonte de eventos no podremos ver la luz de los astros que salieron de él, ¿Cómo es que sí vamos a poder ver la Radiación de Fondo?


Bueno, es que aqui estamos hablando de distancias comoviles.

Hay que distinguir entre distancias comoviles Dc y distancias temporales Dt. Por ejemplo, el limite del universo observable esta a 46Gy luz Dc, pero a 13.7Gy luz Dt, que es la edad del universo. Eso significa que la CMB nos llega realmente desde 13.7 Gy luz, que es la distancia desde la que fue emitido, pero esa materia esta ahora a 46Gy luz. (Realmente la CMB llega de Z=1100 limite del universo visible, no Z=Infinito limite del universo observable)

Cuando las distancias son pequeñas, menores que 0.5 Gy luz, ambas distancias convergen, pero para mayores distancias es necesario tenerlas en cuenta.

Entonces, en un universo tipo De-Sitter vemos la CMB porque fue emitida antes del horizonte de eventos c/H, aunque ahora esas regiones ya estan fuera del horizonte de sucesos.

De hecho el universo De-Sitter no tiene un limite para el horizonte observable, lo que quiere decir que todos los objetos del universo estuvieron en algun momento suficientemente cerca para que su luz pueda llegarnos en el futuro.

Tomcat escribió:

lo que, sin embargo, supera por mucho el radio de Hubble para esa época, el cual, según mis cálculos, debió haber medido únicamente 628 años luz. ¿cómo diablos es entonces que ahora mismo lo vemos?


El radio de Hubble es la distancia del universo en la que la materia se aleja a la velocidad de la luz por efecto de la expansion: r=c/H. En un universo tipo De-Sitter H es constante (Aceleracion del parametro de Hubble q=-1), luego el radio de Hubble, que coincide con el horizonte de eventos, es fijo, en todas las epocas.

Entonces en un universo De-Sitter a medida que continue la expansion ira diluyendose la CMB, despues las galaxias remotas, luego las cercanas,... hasta eventualmente quedar solo La Via lactea y el grupo local.
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Tomcat
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Registrado: 13 Ene 2007
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MensajePublicado: Lun 26 Sep 2011 23:30:31    Asunto: Responder citando

Alien, mil gracias por sacarme de todas estas dudas. Muy sencillas e instructivas tus explicaciones. Has sido de enorme ayuda. Con estos conceptos que he aprendido creo que ya puedo comenzar a estudiar un poco todo esto. Porque, la verdad, había cosas que no entendía ni por asomo. Un saludo.
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Avicarlos
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Registrado: 30 Jun 2009
Mensajes: 359
Ubicación: Barcelona

MensajePublicado: Mar 27 Sep 2011 13:09:20    Asunto: Responder citando

Alien escribió:

Entonces en un universo De-Sitter a medida que continue la expansion ira diluyendose la CMB, despues las galaxias remotas, luego las cercanas,... hasta eventualmente quedar solo La Via lactea y el grupo local.


Alien: Tomo tu frase


Y pregunto: ¿Se conoce el valor de la expansión para contrarrestarlo con el de la gravitación a distancia intergaláctica Local?.

Y si no se conoce, ¿cómo puede asegurarse que se mantendrá el grupo local?. ¿No puede proseguir la expansión incluso a nivel sistema?


Si se sabe el valor podríamos a llegar a saber si el Cosmos realmente tiene como límite su disolución absoluta, o su reintegración.

Saludos de Avicarlos.
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MensajePublicado: Mar 27 Sep 2011 20:10:37    Asunto: Responder citando

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Alien
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MensajePublicado: Mar 27 Sep 2011 20:14:42    Asunto: Responder citando

Algun dia pondre bien una URL.
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Avicarlos
Gaussian
Gaussian


Registrado: 30 Jun 2009
Mensajes: 359
Ubicación: Barcelona

MensajePublicado: Jue 29 Sep 2011 18:12:37    Asunto: Responder citando

Alien: te copio aquí la url que pusiste y no se puede leer


) FEHGùlú/ðaôÌíõí+òVï  ñ¿íïÌúùÖð óBûÐõˆòVððxí.÷/ùlï
ðxôÌí! %ïÌùÖýBí÷aúí

Como ves es indescifrable, pero hace referencia a:

http://www.physics.unlv.edu/~kn/Visual/LocalGroup/nagamine.pdf

Te la pasé aquí ya que es todo un libro traducido al inglés que no permite traducir al espñol.

Como se trata de un montón de páginas para estudiar, si te parece podrías compendiarlo en palabras llanas tal largo texto.

Y si no, al menos,

¿Es que tomamos como irrefutable que la gravitación a distancias menores de las intergalácticas, o sea las galaxias por sí, es mayor que el efecto de la expansión?.

¿O sea, que se prevé un futuro en que el Cosmos disponga de unas dimensiones exponenciales superiores a las actuales en las que se hallarán las galaxias, como entes únicos visibles desde cada una de ellas?.

¿Y si tan grande es la fuerza gravitacional, ¿no puede llegar a colapsar las estrellas de la galaxia y por ende sus sistemas solares y por último convertir gada galaxia en el defonitivo A.N. del que ya disponen actualmente en su centro?.

Saludos de Avicarlos.
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