Edad del universo
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La edad del universo es el tiempo transcurrido entre el Big Bang y el día de hoy. Las observaciones actuales sugieren que se trata de 13,73 mil millones de años, con una incertidumbre de unos 120 millones de años.
Explicación
La Modelo de concordancia Lambda-CDM describe la evolución del universo desde una muy uniforme, denso estado primordial caliente a su estado actual en un lapso de aproximadamente 13.7 millones de años de tiempo cosmológico. Este modelo se entiende bien teórica y fuertemente apoyada por los últimos de alta precisión observaciones astronómicas como WMAP. En contraste, las teorías del origen del estado primordial sigue siendo muy especulativo. La teoría dominante, la inflación , así como la reciente escenario ekpirótico, sugieren que el cosmos Big Bang que observamos pueden ser parte de un universo más grande, con muy diferentes propiedades físicas y con una historia que se remonta más de 13.7 millones de años. Aún no está claro si estas ideas son comprobables, ni siquiera en principio.
Si se extrapola el modelo Lambda-CDM hacia atrás desde el estado bien entendido muy pronto, rápidamente (dentro de una pequeña fracción de segundo) alcanza un matemático singularidad llamada la "singularidad del Big Bang." Esta singularidad no se considera que tiene algún significado físico, pero es conveniente citar tiempos medidos "desde el Big Bang," a pesar de que no se corresponden con un tiempo físicamente medible. Por ejemplo, "10 -6 segundo después del Big Bang" es una época bien definida en la evolución del universo. En cierto sentido, sería más significativa para referirse a la misma época que "13700000000 años menos 10 hace -6 segundos," pero esto no es viable ya que el intervalo de tiempo de este último está inundado por la incertidumbre en el primero.
Aunque el universo podría, en teoría, tener una historia más larga, los cosmólogos actualmente utilizar "edad del universo" en el sentido de la duración de la expansión Lambda-CDM, o equivalentemente el tiempo transcurrido desde el Big Bang.
Límites observacionales sobre la edad del universo
Dado que el universo debe ser al menos tan antigua como la cosa más vieja en ella, hay una serie de observaciones que poner un límite inferior a la edad del universo. Estos incluyen la temperatura de los más cool enanas blancas , y la punto de desvío de las enanas rojas .
Edad como una función de parámetros cosmológicos
. Tenga en cuenta que la universo en aceleración tiene el mayor edad, mientras que la Universo Big Crunch tiene la edad más pequeña. 
se muestra como una función de dos parámetros cosmológicos: la densidad de corriente materia fraccionada y densidad constante cosmológica 
. La los valores de mejor ajuste de estos parámetros se muestran con la caja en la parte superior izquierda; el universo dominada por la materia se muestra por la estrella en la parte inferior derecha. El problema de determinar la edad del universo está íntimamente ligado al problema de la determinación de los valores de los parámetros cosmológicos. Hoy en día esto se lleva a cabo en gran medida en el contexto de la Modelo ΛCDM, donde se supone que el Universo para contener (bariónica) normal, fría materia oscura , la radiación (incluyendo tanto los fotones y neutrinos), y una constante cosmológica. La contribución fraccional de cada uno para la densidad de energía actual del universo está dada por la parámetros de densidad , 
Y . El completo ΛCDM modelo es descrito por una serie de otros parámetros, pero para el propósito de calcular su edad estos tres, junto con el parámetro de Hubble 
son los más importantes.
Si uno tiene las medidas exactas de estos parámetros, la edad del universo se puede determinar mediante el uso de la Ecuación de Friedmann. Esta ecuación relaciona la tasa de cambio en el factor de escala 
al contenido de materia del Universo. Pasando esta relación alrededor, podemos calcular el cambio en el tiempo por el cambio en el factor de escala y así calcular la edad total del universo por la integración de esta fórmula. La edad 
a continuación, está dada por una expresión de la forma, 
donde la función 
sólo depende de la contribución fraccional al contenido energético del Universo que viene de varios componentes. La primera observación de que se puede hacer a partir de esta fórmula es que es el parámetro de Hubble que controla que la edad del universo, con una corrección derivada del contenido de materia y energía. Así que una estimación aproximada de la edad del universo proviene de la inversa del parámetro de Hubble, 
Para obtener un número más exacto, el factor de corrección debe ser computado. En general esto se debe hacer numéricamente, y los resultados para una gama de valores de los parámetros cosmológicos se muestra en la figura. Para el Valores WMAP ( , ) = (0.266,0.732), que se muestra por el cuadro de la esquina superior izquierda de la figura, este factor de corrección es casi uno: 
. Para un universo plano sin constante cosmológica, que se muestra por la estrella en la esquina inferior derecha, 
es mucho menor y por lo tanto el universo es más joven para un valor fijo del parámetro de Hubble. Para hacer esta figura, se mantiene constante (aproximadamente equivalente a la celebración de la CMB temperatura constante) y el parámetro de densidad de curvatura se fija por el valor de los otros tres.
El WMAP ( WMAP) jugó un papel decisivo en el establecimiento de una edad exacta del Universo, aunque otras mediciones deben ser plegados en obtener un número exacto. CMB mediciones son muy buenos para restringir el contenido de materia y parámetro de curvatura 
. No es tan sensible a las directamente, en parte debido a la constante cosmológica sólo adquiere importancia a bajo corrimiento al rojo. Las determinaciones más precisas del parámetro de Hubble viene de Escriba supernovas Ia. La combinación de estas mediciones conduce al valor generalmente aceptado para la edad del universo antes citado.
La constante cosmológica hace que el universo "mayor" para valores fijos de los otros parámetros. Esto es significativo, ya que antes de la constante cosmológica quedó generalmente aceptado, el modelo del Big Bang tuvo dificultades para explicar por qué los cúmulos globulares de la Vía Láctea parecen ser mucho mayores que la edad del universo, calculado a partir del parámetro de Hubble y un universo de materia sólo . Presentación de la constante cosmológica permite que el universo sea mayor de estos grupos, así como explicar otras características que el modelo cosmológico de materia sólo no podía.
Edad basado en WMAP
NASA 's Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) proyecto estima la edad del universo sea:
- (13,73 ± 0,12) x 10 9 años.
Es decir, el universo es aproximadamente 13.73 billón años de edad, con una incertidumbre de 120 millones de años. Sin embargo, esta edad se basa en la suposición de que el modelo subyacente del proyecto es correcta; otros métodos de estimación de la edad del universo podrían dar diferentes edades. Suponiendo un fondo extra de partículas relativistas, por ejemplo, puede ampliar las barras de error de la restricción WMAP en un orden de magnitud.
Esta medición se hace mediante el uso de la ubicación del primer pico acústica en el fondo de microondas del espectro de potencia para determinar el tamaño de la superficie de desacoplamiento (tamaño del universo en el momento de la recombinación). El tiempo de viaje de la luz a esta superficie (dependiendo de la geometría utilizada) produce una edad fiable para el universo. Suponiendo que la validez de los modelos utilizados para determinar esta edad, la exactitud residual produce un margen de error cerca de uno por ciento.
Este es el valor actualmente más citado por los astrónomos.
Asunción de priores fuertes
El cálculo de la edad del universo es sólo exacta si los supuestos incorporados en los modelos que se utilizan para estimar que también son exactas. Esto se conoce como priores fuertes y esencialmente implica despojar los posibles errores en otras partes del modelo para representar la exactitud de los datos de observaciones reales directamente en el resultado concluido. Aunque este no es un procedimiento válido en todos los contextos (como se señala en la advertencia de acompañamiento: "basado en el hecho de que hemos asumido el modelo subyacente que utilizamos es correcta"), la edad dada es por lo tanto precisa para el error especificado (ya que este error representa el error en el instrumento utilizado para reunir la entrada de datos primarios en el modelo).
La edad del universo basado en el "mejor ajuste" a los datos de WMAP "sólo" es 13,69 ± 0,13 Gyr (el número ligeramente superior de 13.73 incluye algunos otros datos mezclados). Este número representa la primera medición precisa "directa" de la edad del universo (otros métodos típicamente involucran la ley de Hubble y la edad de las estrellas más viejas de los cúmulos globulares, etc). Es posible utilizar diferentes métodos para la determinación del mismo parámetro (en este caso - la edad del universo) y llegar a respuestas diferentes sin que se solapen en los "errores". Para evitar mejor el problema, es común para mostrar dos conjuntos de incertidumbres; uno relacionado con la medición real y el otro relacionado con los errores sistemáticos del modelo que se utilice.
Un componente importante para el análisis de los datos utilizados para determinar la edad del universo (por ejemplo, de WMAP), por tanto, es utilizar una El análisis estadístico bayesiano, que normaliza los resultados basados en los priores (es decir, el modelo). Esto cuantifica cualquier incertidumbre en la precisión de una medición debido a un modelo particular utilizado.
