Relatividad general y las pruebas reina

Curso de Cosmología: Origen y Evolución del Universo

Contenido del curso

Modelos cosmológicos

Agujeros negros

Ondas gravitacionales

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28
Conclusiones
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Relatividad general y las pruebas reina

Curso de Cosmología: Origen y Evolución del Universo

Clase 1 de 28

Clase 1 / 28

MI RESUMEN. (NO HJAY IMAGENES PORQUE NO CARGAN XD) .

¿Qué aprenderemos?

Cosmología
Agujeros Negros
Ondas Gravitacionales

Cosmología

Estructura a gran escala y las oscilaciones bariónicas.
Modelo estándar de la cosmología.
Energía oscura y gravedad modificada.
Radiación cósmica de fondo.

. 💡 La cósmología es la rama de la astronomía que estudia el universo en conjunto y su orígen. .

Relatividad General y pruebas reina

La relatividad general es una teoría del espacio y el tiempo.

La teoría de la relatividad general fue desarrollada por Albert Einstein a mediados de 1915. Esta teoría se fundamenta en las ecuaciones de campo de Albert Einstein, las cuales pueden ser divididas en dos partes: . 💡 Geometría del espacio-tiempo = Contenido de materia-energía .

“La materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse y el espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse”. John A. Wheeler

. Es decir que la materia se mueve en geodésicas, no hay fuerzas presentes a diferencia de la teoría de Newton. . Dicha teoría, en las ecuaciones de campo, necesita ser resuelta. Las coluciones dependen del objeto físico al cual se desea acceder. . Una de las primeras soluciones fue encontrada por Karl Schwarzschild quien fue un físico que en la primera guerra mundial desarrolló la solución conocida como La solución de agujeros negros, en la que lo importante es una relación que es el radio de Schwarzschild que depende tanto de la masa del objeto como la velocidad de escape de este objeto, es decir: . 💡 Cualquier objeto en el universo puede convertirse en un agujero negro si llega al radio de Schwarzschild de donde no podrá escapar ni la luz. . A partir de esta solución se encontraron tres pruebas reina de la relatividad, que vienen a ser tres predicciones.

1. Precesión del perihelio de Mercurio

Con la teoría de Newton no había forma de predecir el movimiento de precesión del perihelio de Mercurio y si se predecia, su valor no era correcto o no coincidía con las observaciones. . Sin embargo con la teoría de la relatividad general, pensando la gravedad de diferente manera, se consiguió resolver este problema y explicar la precesión del perihelio de Mercurio. Se verificó y coincidió absolutamente con los datos observados. .

2. Desviación de la luz por un campo gravitacional

Para comprobar esto se realizó una expedicion para observar un eclipse solar aproximadamente en elk año 1919. Lo que predecía la teoría es que la luz al ser una forma de energía, se veria deviada en un campo gravitacional como se observa en la imagen.

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En la imagen se observa al telescopio espacial Hubble pudiedo observar a una supernova a travez de una galaxia que funciona como lente gravitacional gracias al fenómeno predicho en la teoría de la relatividad. Dicho fenómeno que se puede apreciar en la parte posterior de la imagen se conoce como La cruz de Einstein.

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3. Corrimiento al rojo gravitacional (Gravitational Redshift)

Es un Efecto Doppler en la luz, que básicamente quiere decir que cuando los objetos se acercan se ven más azules y cuando los objetos se alejan se ven más rojos.

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Aquí debemos distinguir entre tres posibilidades de efecto gravitacional.

En las superficies de objetos extremadamente pesados como el sol, estrellas gigantes azules o rojas, o como agujeros negros cuando la luz sale cambia su frecuencia de la frecuencia original hacia el rojo, es decir que cambia su energía. .
Otro corrimiento al rojo que ocurre es algo parecido a un Efecto Doppler debido al movimiento. Como por ejemplo un objeto dando vueltas al rededor de otro en el espacio que se ve corriendose hacia el rojo cuando se está alejando y corriendose hacia el azul cuando se está acercando. .
El corrimiento hacia el rojo cosmológico. Es que cuando vemos galaxias que se acercan o se alejan y en su espectro de aprecia como se corren al azul o hacia el rojo. Pero en general con la expansión del universo las galaxias tienden a alejarse por lo que a mayor distancia se encuentran, tienen más corrimiento al rojo.