La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ó Sonda Wilkinson de Anisotropía de microndas de la Nasa cuya misión es estudiar el cielo y medir las diferencias de temperatura que se observan en la radiación de fondo de microondas, un remanente del big bang. Fue lanzada por un cohete Delta II el 30 de junio de 2001 desde Cabo Cañaveral, Florida, EE.UU.
Usa radiómetros diferenciales de microndas que miden las diferencias de temperatura entre dos puntos cualquiera del cielo. WMAP se encuentra en órbita en torno al punto lagrangiano L2, situado a unos 1.5 millones de kilómetros de la tierra.

Los datos del WMAP muestran que:

• La edad del universo es de 13.700 ± 200 millones de años.
• El universo está compuesto de un 4% de materia ordinaria, 23% de materia oscura y de un 73% de la misteriosa energía oscura.
• Los modelos cosmológicos inflacionarios se verifican con las observaciones, aunque hay una anomalía inexplicada a grandes escalas angulares.
• La Constante de Hubble es 71 ± 4 km/s/Mpc
• Los datos del WMAP confirman, con sólo un 0,5% de margen de error, que la forma del universo es plana.^[1]
• Los panoramas cosmológicos de la inflación cósmica están en un acuerdo mejor con los datos de tres años, aunque todavía hay una anomalía inexplicada en la medida angular más grande del momento cuadrupolo.

Wmap orbitando en el punto estacionario de libración L2 junto con la Tierra al rededor del Sol.

Lla radiación de fondo de microondas es una forma de radiación electromagnética descubierta en 1965 que llena el Universo por completo. También se denomina radiación cósmica de microondas o radiación del fondo cósmico. Se dice que es el eco que proviene del inicio del universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión que dio origen al universo. Tiene características de radiación de cuerpo negro a una temperatura de 2,725 K y su frecuencia pertenece al rango de las microondas con una frecuencia de 160,2 GHz, correspondiéndose con una longitud de onda de 1,9 mm. Muchos cosmólogos consideran esta radiación como la prueba principal del modelo cosmológico del Big Bang del Universo.

Velocidad de expansión e y velocidad de la luz c.

Velocidad de expansión 70 (km/s)/Mpc, +2.4/-3.2.

1 parsec = 3,2616 años luz

1 Megaparsec = 3,2616 millones de años luz

Radio universal: 13.000 millones de años luz (13.000/3,2616 = 3985,7738 Mparsec)

Velocidad de expansión = 70 Km/sg/Mpc x 3985,7738 Mpc = 279.004 Km/sg.

El universo se expande a la velocidad de la luz como habiamos previsto. La velocidad de expansión e es aproximadamente igual a c.

e = c

Debido a que, según la teoría de la relatividad especial, la materia no puede moverse a una velocidad superior a la velocidad de la luz, puede parecer paradójico que dos objetos del universo puedan haberse separado 13 mil millones de años luz en un tiempo de únicamente 13 mil millones de años; sin embargo, esta separación no entra en conflicto con la teoría de la relatividad general, ya que ésta sólo afecta al movimiento en el espacio, pero no al espacio mismo, que puede extenderse a un ritmo superior, no limitado por la velocidad de la luz.

Por lo tanto, dos galaxias pueden separarse una de la otra más rápidamente que la velocidad de la luz si es el espacio entre ellas el que se dilata.

Con la expansión acelerada, la velocidad de expansión e del espacio será mayor que c.

e > c

Si viajasemos hacia el cuasar a la velocidad de la luz y llegaramos a él nunca podríamos volver pues se separararía de la tierra a una velocidad e mayor que la de nuestro regreso a la velocidad de la luz c.

Ahora bién en la expansión del espacio tiempo no solo se expande el espacio tambien lo hace el tiempo, qúe fenomenos resultan de la expansión acelerada del tiempo.

Si el espacio aumenta, el tiempo aumenta para mantener la velocidad de expansión constante.

El espacio es proporcional al tiempo y la constante de proporcionalidad es la velocidad de expansión e

s = e t

y es un hecho que el tiempo aumenta a un ritmo constante.

Qué ocurre si la velocidad de expansión aumenta.

Puede ocurrir que la velocidad de expansión aumente sin aumentar el ritmo del tiempo

La velocidad de expansión está comprobada luego es tiempo puede aumentar de forma constante con una aceleración del tiempo nula tal como lo conocemos o aumentar su ritmo lo que implicaría una expansión acelerada del tiempo.

Si aumenta la velocidad de expansión espacial y el tiempo aumenta aceleradamente el espacio se expande proporcionalmente sometido a una doble aceleración espacio-temporal.

Veremos estas suposiciones en adelante.

Mesones: El Mesón Bs. La asimétrica desintegración del mesón Bs y su antipartícula.

Los mesones B son partículas atómicas compuestos de un antiquark b y un cuark. El quark puede ser u (up), d (down), c (charm) ó s (strange) 
La combinación de antiquark b y un quark t, no se cree que es posible debido a la corta vida de la parte superior de quark.

Cada mesón B tiene una antipartícula B que se compone de un quark b y un antiquark. El antiquark es u, d, s, ó c.

Mesones:
Bu+ = b + u = 1/3 + 2/3 = carga +1
Bd = b + d = 1/3 - 1/3 = carga 0
Bs   = b + s = 1/3 - 1/3 = carga 0

El mesón Bs está formado por un antiquark b y un quark s.

La vida media de los mesones es del orden de 10^-12 segundos.

En el mesón Bs el antiquarq b aniquila al quark s en el 10^-12 segundos que es la vida media del mesón.

La primera forma la materia ordinaria de la que está compuesto el universo es básicamente protones y neutrones compuestos por tres quarks up (u) ó down (d), las otras dos formas de materia están formadas en segunda generación por tres quark pesados charm (c) y el strange (s), y en tercera generación por tres quarks muy pesados top (t) y botton (b).

Los mesones serían una forma de materia intermedia entre pesada y muy pesada compuesta sólo por dos quarks. 

Según la teoría, en el Big Bang se crearon iguales cantidades de materia y de antimateria (una especie de réplica idéntica a la materia en todo excepto en su carga eléctrica, que es negativa). Si se hubiera mantenido la simetría, materia y antimateria deberían haberse aniquilado entre sí, pero en algún punto se ha producido una asimetría por lo que la materia 'venció' a la antimateria y formó los átomos que componen galaxias, estrellas, planetas y todo lo que existe.

El experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha observado por primera vez de forma directa la ruptura de la simetría CP (la proporción de partículas a antipartículas no es simétrica) en las desintegraciones del mesón Bs, que contiene en su composición un antiquark pesado botton (b) y un quark strange (s)

Ahora, LHCb ha observado por primera vez de forma directa la ruptura de la simetría CP en las desintegraciones del mesón Bs.

 Puede verse a simple vista en los datos tomados en 2011 por LHCb cómo el ritmo de desintegración de este mesón y el de su antipartícula difieren en una cantidad del 27 por ciento, lo que los científicos consideran suficiente para mostrar una primera evidencia de esta asimetría.

En la física de partículas, un hadrón es una partícula compuesta de quarks que se mantienen unidos por la fuerza nuclear fuerte (como los átomos y las moléculas se mantienen unidas por la fuerza electromagnética). Los hadrones se dividen en dos familias: los bariones (formado por tres quarks) y mesones (hecho de un quark y un antiquark).

Viaje en el tiempo

En la imagen una enana blanca se convierte en un agujero negro masivo que absorve toda la materia y la luz de su entorno produciendo una curvatura del espacio tiempo denominado agujero de gusano a través del cual el rayo de luz amarillo pasa de nuestro espacio a la edad actual (plano A) a otro tiempo pasado de nuestro universo (plano B). Los planos A y B son el mismo espacio en tiempos distintos.

La vertical ascendente a los dos planos es el avance del tiempo. El rayo de luz rojo recorre nuestro espacio A en sentido contrario al tiempo es decir en sentido contrario a la luz que nos llega de los astros de tiempos pasados alcanzando el plano B pasado.

Lo que está claro es que la luz A por el agujero de gusano tarda menos en llegar al tiempo pasado B que por el camino rojo convencional, lo que no está tan claro es que la luz viaje en sentido contrario al tiempo, contraluz o lo que llama energía negativa. En el caso de energías positivas, la luz recorriendo el espacio a favor del tiempo tal como lo conocemos si quedaría demostrado.

La luz o energía positiva es radiación y calor, la energía negativa o luz retrocediendo en el tiempo absorvería radiación y calor.

Segun las teorías actuales el universo se espande creandose espacio y tiempo, el espacio no es vacio, la creación de espacio y tiempo genera energía oscura desconocida, al retroceder en el espacio tiempo se absorvería tanto la luz como la energía oscura. (Notas propias del autor)

El viaje en el tiempo a través de agujeros de gusano, encierra, para los matemáticos, un buen número de posibilidades de éxito. Es el triunfo de la teoría. Los físicos, en cambio, fruncen el ceño, aseguran que la realidad desmiente, por ahora, los brillantes teoremas matemáticos: la paradoja demuestra que si se probara la factibilidad de viajar en el tiempo, toda la solidez de la física se vería amenazada.



El ejemplo cuenta la historia de un viajero en el tiempo que visita a su propia madre cuando ésta es una niña, y la asesina. Si el viaje en el tiempo es posible y la niña resulta muerta, el viajero no nació, no existe, nunca pudo haberse embarcado en un viaje en el tiempo, ni asesinar a su madre. Y si, en cambio, la niña no fue asesinada, el viajero sí nació, sí existe, sí encaró el viaje en el tiempo y llegó al pasado...para matar a su madre.

Stephen Howking. Sin límites.

En 1964 el astrónomo Fred Hoyle trataba de encajar la relatividad general de Einstein con su modelo de universo sin principio, igual ahora que en el pasado, fallecería en 2001 tras ser tachado injustamente como renegado por no admitir que el universo si tuvo un principio.

Stephan Howking se ha convertido en el científico más popular en el campo de la Física despues de Einstein, sin embargo se pregunta por el origen del cosmos y su destino, qué hubo antes.

En su último libro "El gran diseño", Hawking habla sobre la posibilidad de que existan gran cantidad de universos donde quizá todo esté determinado (determinismo contra el azar ó creaccionismo contra aleatoriedad).

Aprendió que el universo se expandía, estaba seguro de que debía haber un error, un universo estático parecía más natural, de expandirse indefinidamente el universo quedaría vacío.

Pero su éxito no es en solitario, hay una larga lista de nombres insignes que le han ayudado en momentos puntuales como el el Premio Nobel Murray Gell Man y publica hallazgos espectaculares cómo que los agujeros negros no son tan negros ya que dejan escapar radiación o que pueden incluso explotar.

En 1985 estaba involucrado en la finalización de un manuscrito "Historia del tiempo" que sus editores querían convertir en best seller. (El País Semanal, 22.1.2012)

"El gran diseño" (en inglés The Grand Design) es un libro de divulgación científica escrito por los físicos Stephen Hawking y Leonard Mlodinow, publicado en inglés por la editorial estadounidense Bantam Books el 7 de septiembre de 2010 -el 9 de septiembre en Reino Unido y en español por la editorial Crítica el 15 de noviembre de 2010. Los autores señalan que la Teoría del campo unificado (teoría basada en un modelo del principio del universo, propuesto por Albert Einstein y otros físicos para unificar dos teorías anteriores consideradas diferentes) puede no ser correcta. El libro examina la historia de los conocimientos científicos sobre el universo y explica la Teoría M de 11 dimensiones, una teoría que apoyan muchos físicos modernos.
Los autores también consideran que la invocación de Dios no es necesaria para explicar el origen del universo, y que el Big Bang es consecuencia única de las leyes científicas de la física.

"Historia del tiempo" es un libro de divulgación sobre el espacio y el tiempo escrito por uno de los físicos teóricos más prestigiosos de la actualidad. En él STEPHEN W. HAWKING presenta de forma clara y concisa los conceptos fundamentales de la mecánica newtoniana, la teoría de la relatividad, la mecánica cuántica y la cosmología contemporánea, temas todos ellos que, junto a su interés intrínseco, permiten enmarcar el problema de fondo tratado en el libro: el origen del universo y la creación del espacio-tiempo, llegando a asomarse a campos más amplios y aventurados, como la metafísica e incluso la teología, al plantearse la naturaleza de Dios creador, o más bien garante del sentido del universo. (intercambiosculturales.org)

Distancias estelares por el brillo de las Estrellas. Relación de Leavitt y Ley de la inversa del cuadrado.

Metodo de calculo de la relación luminosidad periodo de Leavit y cálculo de la distancia estelar por la Ley de la inversa del cuadrado. Formula exacta de cálculo de la distancia estelar por el brillo de las estrellas.

1. Brillo de las estrellas: Magnitud aparente y absoluta.

La magnitud aparente (m) de una estrella  es una medida de su brillo aparente; es decir, la cantidad de luz que se recibe del objeto. Nótese que el brillo aparente no es igual al brillo real -un objeto extremadamente brillante puede aparecer absolutamente débil, si está lejos- La relación en la cual el brillo aparente cambia, mientras que la distancia de un objeto aumenta, es calculada por la ley de la inversa del cuadrado.

La magnitud absoluta, M, de un objeto, es la magnitud aparente que tendría si estuviera a 10 parsecs.

Escala de magnitudes aparentes

-1,5	Estrella más brillante: Sirio
-0,7	Segunda estrella más brillante: Canopus
-0,24	Brillo máximo de Saturno
+3,0	Estrellas débiles que son visibles en una vecindad urbana
+6,0	Estrellas débiles visibles al ojo humano
+12,6	Quasar más brillante
+30	Objetos más débiles observables con el telescópio espacial Hubbel

2. Relación Luminosidad-Periodo de Leavitt:

Leavitt se percató de la existencia de una relación importante entre la luminosidad y el periodo de las Cefeidas. Encontró que, midiendo el tiempo que tarda cada ciclo, es posible conocer el brillo absoluto de la estrella.

La relación periodo/luminosidad para las variables cefeidas se ha revisado muchas veces desde las primeras mediciones de Henrietta Leavitt. Hoy en día, la mejor estimación para la relación es:

M = —2.78 log (P) — 1.35

donde M es la magnitud absoluta de la estrella y P es el periodo medido en días. Las curvas de luz para las 12 cefeidas de la galaxia M100 se han medido con el Hubble.

Problema 1. Calcular las magnitudes absolutas de dos estrellas cefeidasde periodos 24 horas y 1 hora.

M24 = -2,78 x log 1 – 1,35 = -2,78 x 0 – 1,35 = -1,35

M1   = -2,78 x log(1/24)-1,35 = -3,36

En la escala de magnitudes cuanto menor es la magnitud mayor es el brillo. La relación periodo luminosidad establece que cuanto menor es el periodo mayor es el el brillo.

3. Ley de la Inversa del cuadrado para determinar distancias estelares:

El descubrimiento de la relación periodo-luminosidad de las Cefeidas fue de fundamental importancia, ya que si se conoce el brillo absoluto de una estrella y su brillo relativo tal como lo vemos en el firmamento, es posible calcular la distancia a la que se encuentra la estrella.

Esto se debe a que su luz disminuye de forma proporcional al cuadrado de la distancia que la separa del observador. Así, por ejemplo, si un foco encendido se observa a un metro, si se aleja a 2 metros su brillo disminuirá cuatro veces: (1/2)2 = ¼ .

En general si un foco se aleja d veces su brillo disminuye

n = (1/d)2

Y viceversa si un foco disminuye su brillo n veces se habrá alejado una distancia:

De la relación brillo-periodo de Leavitt se obtiene el brillo absoluto de estas estrellas y con el brillo relativo se puede deducir la distancia a la que se encuentran. La medición de esta distancia a las Cefeidas permite medir la distancia a las galaxias en las que se encuentran

Problema 2. Ley de la Inversa del cuadrado en cálculo de distancias estelares.
Este problema debe ser revisado.

Calculo de la distancia a la estrella Vega.

Magnitud aparente m = 0.03

Magnitud absoluta  M = 0,58

25.3 ± 0.1 años luz (7.76 ± 0.03 pc)

Solución:

Cuanto menor es la magnitud menor es el brillo ,las magnitudes negativas como la del Sol son las más brillantes, luego la magnitud aparente de Vega es más brillante y está más próxima que la magnitud absoluta. Si la magnitud absoluta está a 10 parsecs, la relativa estará más próxima.

Por la Ley de la Inversa del cuadrado si un objeto luminoso se aleja 2 veces su luz se atenuará (1/2)2 = ¼. en general si se aleja d veces su luz se atenúa:

n = (1/d)2

...............

..............

n = M – m = 0.58 – 0,03 = 0,55

d = 1/ n^1/2 = 1/(0,55)^1/2 = 1,35

Entonces la distancia a M (DM) es 1,35 veces la distancia a m (Dm), siendo Dm la distancia a la estrella.

DM =1,35 Dm

Dm = DM/1,35 = 10/1,35 = 7,41 parsecs, un resultado muy aproximado al real (7,76parsecs).  

4. Calculo de la magnitud absoluta:

La magnitud absoluta se puede hallar, si se conoce la magnitud aparente (m) y la distancia (d) en parsec por medio de:

M = m + 5 – 5 × log d   [1]

o bien si se conoce el paralaje (π) por

M = m + 5 + 5 × log π   [2]

Problema 3:  Para la estrella Vega   m = +0,03 y π = 0”129; teniendo entonces:

M = 0,03 + 5 + (5 × (—0,88941)) = 0,58

5. Cálculo exacto de la Distancia estelar conocidas las magnitudes absolutas y relativas:

M = m + 5 – 5 × log d  

M-m-5 = -5 log d

Log d = (M-m-5)/-5

D = 10^(M-m-5)/-5

La distancia es la encontrada por científicos que tomaron en cuenta el polvo interestelar para determinar el valor por lo que su resultado es más preciso viendo cómo la materia interestelar afecta las mediciones de distancia en el espacio.

Problema 4: Cálculo exacto de la distancia a la estrella Vega por la formula anterior.

(M-m-5)/-5 = -4,45/-5= 0,89

D = 10^0,89 = 7,76 parsecs

Andrómeda:
Durante muchos años el valor aceptado de la distancia a Andrómeda fue de alrededor de 700 kiloparsecs, en base al estudio de sus variables cefeidas; sin embargo, debido al no conocerse bien la distancia a la Gran Nube de Magallanes, ésta estimación tenía cierto margen de error. Investigaciones más recientes que han utilizado no solamente tales estrellas sino otros métodos cómo mediciones de cómo varía su brillo superficial, el brillo aparente de sus gigantes rojas más luminosas,^[12] y finalmente las variaciones de brillo de sendas estrellas dobles eclipsantes situadas en ella^{[2] [13]} han permitido determinar una distancia media de 775 kiloparsecs (alrededor de 2,5 millones de años luz).


Magnitud aparente: 4,36

Magnitud absoluta: -21,9




D = 2,5 millones años luz.