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Universo primitivo_IYA_2009
El universo primitivo
• E. Battaner• Universidad de Granada
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Universo primitivo_IYA_2009
ACTIVIDADES EN LAS UNIVERSIDADES ESPAÑOLASACTIVIDADES EN LAS UNIVERSIDADES ESPAÑOLAS
ANA ULLA MIGUEL
UNIVERSIDADE DE VIGO
PROYECTO “UNA UNIVERSIDAD, UN UNIVERSO (U4)”EDUARDO BATTANER (RA3 – UGR)
BENJAMÍN MONTESINOS (SEA – LAEFF)ANA ULLA (GEA/RSEF – UVIGO)
BENIGNO GONZÁLEZ (CONTRATADO)
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Espacio y tiempo
• En el Cosmos, lo lejano y lo antiguo coinciden.
• Distancia, tiempo, tamaño del Universo, velocidad (Ley de Hubble), desplazamiento al rojo.
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Algunas relaciones
?)(
1/
/
/)-(z
Mpc) km/(s 71
0
00
0
0
tRR
zRR
cvz
H
rHv
=+=
==
==
λλλ
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Tablita
• Z=0.003, 47 M al, v=900 km/s
• Z=0.3, 4.6 G al, v=90000 km/s
• Z=1, 12 G al, v=3/5c
• Z=5, v=12/13c, el Universo era 6 veces más pequeño que hoy.
• Z=10, v=99/101c, la galaxia más lejana.
• Usted está a 10-8 segundos-luz de mí
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CMB
Hay algo mucho más lejano:
CMB = Cosmic Microwave Radiation
=Radiación de fondo=
Radiación Cósmica de Microondas
Está a z = 1100; el Universo 1100 veces más pequeño, unos 400000 años después del Big-Bang (Hoy 13 mil millones de años)B
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Límite en z• El pasado que podemos ver
• Física de épocas primitivas• que explican hechos • presentes que vemos hoy
• Física de épocas primitivas • que explican hechos • pasados que vemos hoy
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uniperverso
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Recombinación
• Recombinación
• Desacoplamiento de los fotones
• Se dispara la formación de estructuras • Antes: DM, neutrinos, fotones, núcleos de H y He,
electrones. Fotones y bariones en equilibrio.• Después: DM, neutrinos, fotones, átomos de H y He• Fotones y bariones desacoplados térmicamente.• Acoplamiento
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dipolo
30ºb ,227ºl km/s, 6201
cos12
===−
−=′
vv
vTT
ϑ
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Universo primitivo_IYA_2009
Observamos
• Es pequeño pero no nulo.• Anisotropía dipolar• Anisotropías primarias.
– Efecto Sachs-Wolfe
– Efecto Doppler
– Anisotropías secundarias
)(uT
T ∆
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Anisotropías secundarias
• Se producen durante el largo trayecto de los fotones hasta nosotros.
• La Vía Láctea (sincrotrón, libre-libre, térmico)L
• Efecto Sunyaev-Zeldovich
• Efecto Sunyaev-Zeldovich cinético
• Fuentes puntuales
• ...
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Universo primitivo_IYA_2009
• Una galaxia tendría 10''
• (1’ considerando halo oscuro frío)(
• El horizonte correspondería a un “supercúmulo” de hoy)“
• Hay anisotropías sub- y super-horizonte
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• Armónicos esféricos• Momento del dipolo “l”: Cuanto mayor
menor es el ángulo de la anisotropía.
• Obsérvese el “pico Doppler”.• CMB no es predecesor de “nuestro
Universo”, pero su espectro tiene que ser el predecesor de nuestro espectro de inhomogeneidades.
• A partir del espectro hay que determinar cómo es el Universo.
• CMBFAST es un código popular: Es una tienda de universos.
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Efecto Sachs-Wolfe
• Predomina a ángulos grandes, l pequeño• Estructuras super-horizonte• Si la densidad es mayor hay desplazamiento al rojo relativista
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Música primordial
• El espectro de anisotropías con sus picos Doppler, recuerda más la música con una nota y sus armónicos que el ruido.
• Las ondas de Jeans generadoras de estrellas y galaxias son ruido
• Porque las ondas del CMB se crearon al mismo tiempo• Incluso, las anisotropías con un nivel de 1/100000 pudieran medirse en decibelios
• Sería una música muy suave. Un coro a 4 voces, la más aguda de las notas se iría amortiguando
• Pero: El concierto duraría 400 000 años, con una sola nota
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Universo primitivo_IYA_2009
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Santiago de Compostela 2009-8, -6?-5Universo
-4, -234CMB
-65, 9-4Intergaláctico
-6, -52-3, 1Interestelar
12-12, 42Púlsares
-62-3HI
-63, 42, 3HII
-727Interior *
-5, 14, 78, 12 Sol
-6, -52, 31, 4Interplanet
-1, -32, 33, 6Ionosfera
B(gauss)BT (K)TN(cm-3))log
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Universo primitivo_IYA_2009
Pero hay diferencias...
• Expansión de Hubble • Condiciones iniciales en la era dominada por la luz• Influencia de la materia oscura y la energía oscura• Colapso de inhomogeneidades• …
• La experiencia en la ionosfera no nos sirve de mucha ayuda
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Constantes del Universo Antes Ahora
1130z
años 10400-100 :Reioniza
04.073.0
04.023.0
04.0044.0
Mpc) km/(s 471H
Bang-Big tras380000
años 100.2)(13.7
inflación CDM, ,1100
6
bariónico no
0
9
−=×
±=Ω±=Ω
±=Ω±=
×±=
∗
Λ
B
z
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Universo primitivo_IYA_2009
Planck y Granada
• Pre-regulador• Parte del sistema de enfriamiento• El HFI funciona con 0.1 K
• Planck , – éxito aeronaútico!– Éxito instrumental?– Éxito científico?
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Universo primitivo_IYA_2009
Proyecto Planck
• Constraints on primordial magnetic fields• Leader E. Battaner (Univ. Granada; Co-leader J. A. Rubiño (IAC)
• Miembros del proyecto:• Aumont (INP, Grenoble), Crittenden (ICG, Hampshire), Finelli (INAF-
IASF Bologna), Génova-Santos (IAC), Hernández-Monteagudo (MPA, Garching), Mcías-Pérez (INP, Grenoble), Martínez-González (IFC), Matarrese (Univ. Padova), Naselsky (NBI, Copenhagen), Natoli (Univ. Roma), Paci (INAF-IASF), Paoletti (INAF-IASF), Rebolo (IAC), Rocha (Univ. California), Stolyarov (SAORAS, Karachacvo), Wielebinski (MPR, Bonn)
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Universo primitivo_IYA_2009
Constraints on primordial magnetic fields
• ¿Se puede detectar un campo magnético primordial con Planck?
• ¿Cuáles son los parámetros que definen el Universo cuando se tiene en cuenta el campo magnético?
• Hay que descontaminar la contribución de la Vía Láctea. Obtención del campo magnético galáctico
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Faraday
• Muchos años antes, M. Faraday, en su búsqueda de la unificación de la luz, la electricidad, el magnetismo y la gravedad, puso un potente electroimán en el camino de un rayo de luz polarizada, encontrando lo que hoy se llama Rotación de Faraday. Este efecto puede ser el que nos sirva para medir el campo magnético en una época muy próxima al Big-Bang.
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Universo primitivo_IYA_2009
Modelo del campo magnético de nuestra galaxia derivado de datos de WMAP.
• El modelo de campo magnético galáctico que mejor
reproduce los datos de polarización es un modelo
axisimétrico con variación radial de la intensidad
magnética cuyo aspecto en el disco es:
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Modelo del campo magnético de nuestra galaxia derivado de datos de WMAP.
• Datos de polarización a 22 GHz del satélite WMAP
Mejor modelo de campo magnético galáctico que reproduce estos datos.
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Consideraciones finales
• La idea de un universo magnetizado no es nueva• Fermi (1949), rayos cósmicos confinados en la
galaxia. 1 microgauss. Origen primordial del campo magnético galáctico.
• Hoy puede medirse a grandes distancias (Wielebinski and Shakeshaft, 1962)a
• Emisión sincrotrón• Una cita aún anterior...
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Lemaître
• Lemaître (1933):• En el Universo cíclico el flujo magnético
podría conservarse en el rebote, siendo simiente de futuras galaxias, estableciéndose una conexión entre dos vueltas consecutivas.
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Greguerías
• Podemos “ver” el pasado ( o más bien: sólo podemos ver el pasado).
• Podemos volver a ver lo que ya vimos y dejamos de ver y volveremos a dejar de ver.
• Podríamos “ver” algo aún más próximo al Big-Bang, pero hoy aún no lo vemos
• No vemos casi nada. Ni lo vemos ni lo podemos ver.
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http://veucd.ugr.es/pages/conferencias_y_jornadas/divulgacioncientificaDivulgación científica de la Universidad de Granada
http://u4.cesga.es/web_U4.htmUna Universidad Un Universo (U4)
http://www.astronomia2009.es/Año internacional de la Astronomía. Nodo español
http://www.ugr.es/~battaner/página personal
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Modelos axisimétricos
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Planck
• La misión espacial Planck se lanzará en abril.
• Proyect Planck:• “Constraints on Primordial
Magnetic Fields”
• Other projects: SKA (Beck)SQUIJOTE
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Planck
• Planck puede medir el campo magnético primordial ?• Mapas ---> Espectros ---> Física ---> Parámetros que definen
el Universo• Al cambiar la física pueden variar los parámetros
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Pico doppler
Ω∆≈Ω
∆=
0
0
22
espesor del tamaño
zHt
H
zt
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La contribución de la UGR a La contribución de la UGR a la misión Planck: el Pre-la misión Planck: el Pre-Regulador de corrienteRegulador de corriente
El proyecto abarcó los años desde Abril 2004 hasta Febrero de El proyecto abarcó los años desde Abril 2004 hasta Febrero de 2006, cuando fue entregado el último modelo, el de repuesto. 2006, cuando fue entregado el último modelo, el de repuesto.
Pre-Regulador, vistas del interior
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