Web Analytics Made Easy - Statcounter

[HOME PAGE] [STORES] [CLASSICISTRANIERI.COM] [FOTO] [YOUTUBE CHANNEL]

Edat de l'Univers - Viquip??dia

Edat de l'Univers

De Viquip??dia

La imatge de llum visible m??s profunda de l'Univers, en el camp ultra profund del Hubble.
La imatge de llum visible m??s profunda de l'Univers, en el camp ultra profund del Hubble.
Cosmologia
Temes relacionats
edita

L'edat de l'Univers, d'acord amb la teoria del Big Bang, ??s el temps que ha passat entre el Big Bang i el present. Els cient??fics creuen que seria d'uns 13.700 milions d'anys.

Taula de continguts

[edita] Justificaci??

El model te??ric m??s raonable sobre la formaci?? de l'Univers, i que actualment est?? acceptat de manera majorit??ria, ??s el del Big Bang. Aquest model no especula sobre qu?? pot haver existit "abans" de la gran explosi??. Tot i que els cient??fics actualment estan d'acord en que les proves observacionals recolzen amb molta consist??ncia la teoria del Big Bang, s'han proposat altres alternatives:

  • En alguns models cosmol??gics, com el de la Teoria de l'estat estacionari o l'Univers est??tic, s'afirma que no va haver-hi un Big Bang i que l'Univers t?? una edat infinita.
  • Hi ha tamb?? models cosmol??gics, com el model c??clic, en el que l'Univers ha existit sempre per?? ha sofert una s??rie repetida de Big Bangs i Big Crunchs. Si aquests models s??n correctes, llavors l'edat de l'Univers descrita es pot prendre com el temps des de l'??ltim Big Bang.

Hi ha sempre una ambig??itat en la relativitat especial i en la relativitat general pel que fa a la definici?? precisa del qu?? s'ent??n per temps entre dos esdeveniments. En general, el temps propi mesurat per un rellotge dep??n del seu estat de moviment. En la m??trica FLRW generalment es pren per descriure l'Univers, la preferida de temps mesurada ??s la coordenada del temps (t) que apareix en la m??trica.

[edita] Estimacions realitzades

Es poden destacar dos tipus de c??lculs amb els que s'ha calculat l'edat de l'univers:

  • Els realitzats a partir dels resultats del WMAP
  • Les estimacions basades en el cicle CNO

[edita] Edat basada en els resultats del WMAP

El projecte WMAP de la NASA va estimar l'edat de l'Univers en (13.7 ?? 0.2) ?? 109 anys. ??s a dir, que l'Univers t?? uns 13.700 milions de anys, amb una incertesa de 200 milions d'anys[1]. Tanmateix, aquesta edat est?? basada en la suposici?? que el model utilitzat en el projecte ??s correcte i, per tant, altres m??todes d'estimaci?? de l'edat de l'Univers podrien donar edats diferents.

Aquesta mesura est?? realitzada utilitzant la localitzaci?? del primer pic ac??stic a l'espectre de pot??ncia de la radiaci?? de fons de microones per determinar la mida de la superf??cie de desacoblament, que ??s la mida de l'Univers en el moment de la recombinaci??. El temps del viatge de la llum fins arribar a aquesta superf??cie, i depenent de la geometria utilitzada, produeix una edat fiable per a l'Univers. Si s'assumeix la validesa dels models utilitzats per a determinar aquesta edat, la precisi?? residual proporciona un marge d'error d'a prop de l'1%[2]. Aquest ??s el valor m??s citat pels astr??noms contemporanis.

[edita] Edat basada en el cicle CNO

Alguns estudis recents de gran controv??rsia demostren que el cicle CNO ??s dues vegades m??s lent del que pr??viament es creia, arribant a la conclusi?? que l'Univers podria ser un bili?? d'anys m??s vell (uns 15.000 milions d'anys) que les estimacions anteriors.[3][4][5]

[edita] Par??metres cosmol??gics

L'edat de l'Univers pot determinar-se mesurant la constant de Hubble actual i extrapolant cap a enrere en el temps amb els valors observats dels par??metres de densitat (O). Abans del descobriment de l'energia fosca, es creia que a l'Univers dominava la mat??ria i aix?? l'O en aquest gr??fic es correspon amb ??m. CAl observar que l'acceleraci?? de l'expansi?? de l'Univers va ser l'era m??s llarga, mentre que el Big Crunch de l'Univers va ser l'edat m??s curta.
L'edat de l'Univers pot determinar-se mesurant la constant de Hubble actual i extrapolant cap a enrere en el temps amb els valors observats dels par??metres de densitat (O). Abans del descobriment de l'energia fosca, es creia que a l'Univers dominava la mat??ria i aix?? l'O en aquest gr??fic es correspon amb ??m. CAl observar que l'acceleraci?? de l'expansi?? de l'Univers va ser l'era m??s llarga, mentre que el Big Crunch de l'Univers va ser l'edat m??s curta.

El problema de determinar l'edat de l'Univers t?? un bon context en l'??mbit on es determinen els valors dels par??metres cosmol??gics. Avui aix?? est?? ??mpliament estudiat en el model Lambda-CDM, on s'assumeix que l'Univers cont?? mat??ria normal (bari??nica), mat??ria fosca freda, radiaci?? (protons i neutrins) i una constant cosmol??gica. La contribuci?? fraccional de cada densitat d'energia actual de l'Univers ve donada pels par??metres de densitat ??m, ??r i ????. El model complet Lambda-CDM est?? descrit per altres par??metres, per?? per al prop??sit del c??lcul de l'edat de l'Univers, els m??s importants s??n aquests tres, m??s la constant de Hubble H0.

Si una de les mesures d'aquests par??metres fos exacta, llavors l'edat de l'Univers es podria determinar usant l'equaci?? de Friedmann. Aquesta equaci?? relaciona la taxa de canvi en el factor d'escala a(t) amb la mat??ria total de l'Univers. Si es dona la volta a aquesta relaci??, podem calcular el canvi en el temps poc els canvis en el factor d'escala i aix?? calcular l'edat total de l'Univers integrant aquesta f??rmula. L'edat t0 llavors ve donada per una expressi?? de la forma:

t_0 = \frac{1}{H_0} F(\Omega_r,\Omega_m,\Omega_\Lambda,\dots)

On la funci?? F() dep??n nom??s de la contribuci?? fraccional del contingut de l'energia de l'Univers que ve de diversos components. La primera observaci?? que un pot fer d'aquesta f??rmula ??s que ??s el par??metre Hubble el que controla l'edat de l'Univers, amb una correcci?? procedent del contingut de mat??ria i energia. Aix?? es pot fer una estimaci?? simple de l'edat de l'Univers com l'invers del par??metre de Hubble:

\frac{1}{H_0} = \left( \frac{H_0}{72\quad\text{km/(s}\cdot\text{Mpc)} } \right)^{-1} \times 13.6 \quad\text{Gyr}
El valor del factor de correcci?? de l'edat F ??s mostra en funci?? de dos par??metres cosmol??gics: la densitat de mat??ria fraccional actual ??m i la constant cosmol??gica de densitat ????. Els valors m??s exactes d'aquests par??metres es mostren a la capsa de la part superior esquerra, la mat??ria dominant de l'Univers es mostra amb una estrella a la part inferior dreta.
El valor del factor de correcci?? de l'edat F ??s mostra en funci?? de dos par??metres cosmol??gics: la densitat de mat??ria fraccional actual ??m i la constant cosmol??gica de densitat ????. Els valors m??s exactes d'aquests par??metres es mostren a la capsa de la part superior esquerra, la mat??ria dominant de l'Univers es mostra amb una estrella a la part inferior dreta.

Per a obtenir un n??mero m??s exacte, s'ha de calcular el factor de correcci?? F(). En general, s'ha de fer de manera num??rica i el resultat per a un rang de par??metres cosmol??gics es mostra a la figura. Per als valors WMAP (??m, ????) = (0.266, 0.732), mostrats a la caixa de la part superior esquerra de la figura, aquest factor de correcci?? est?? realment pr??xim a un F = 0.996. Per a un Univers pla sense constant cosmol??gica, com es mostra amb una estrella a la cantonada inferior dreta, F = 2 / 3 ??s molt menor i aix?? en Univers ??s m??s jove per a un valor fix del par??metre de Hubble. Per fer aquesta figura, es considera ??r com una constant ???equivalent a mantenir la temperatura del fons de radiaci?? de fons de microones constant???, i el par??metre de densitat de la curvatura est?? fixat pel valor dels altres tres.

El WMAP va ser l'instrument utilitzat per establir una edat exacta de l'Univers, encara que altres mesures s'han tingut en compte per obtenir el n??mero exacte. Les mesures del fons de radiaci?? de microones s??n molt bones per delimitar la mat??ria continguda ??m [1] i el par??metre de curvatura ??k [2]. No ??s tan sensible directament a ????[3], perqu?? la constant cosmol??gica nom??s arriba a ser important en petits despla??aments cap al vermell. Les determinacions m??s exactes del par??metre Hubble H0 v??nen de les supernoves de tipus SNIa. Combinant aquestes mesures condueixen a un valor generalment acceptat per a l'edat de l'Univers citat|esmentat a dalt.

La constant cosmol??gica d??na un Univers "anci??" per a valors fixos d'altres par??metres. Aix?? ??s significatiu, ja que la constant cosmol??gica est?? acceptada generalment; el model del Big Bang tindria dificultats per explicar el perqu?? dels c??muls globulars a la Via L??ctia que semblen estar lluny de l'edat de l'Univers calculada amb el par??metre Hubble i amb un Univers de nom??s mat??ria [6][7]. La introducci?? de la constant cosmol??gica permet que l'Univers sigui m??s vell que aquests c??muls, aix?? com explicar altres caracter??stiques que el model cosmol??gic que contempla nom??s mat??ria, no pot justificar.[8]

[edita] Suposicions pr??vies

El c??lcul de l'edat de l'Univers ??s nom??s exacte si les suposicions dels models utilitzats s??n tamb?? exactes. Aquestes es coneixen com a suposicions fortes i essencialment implica desfer els errors potencials en altres parts del model per obtenir l'exactitud de les dades observacionals actuals directament en resultats conclosos. Encara que aquest no ??s un procediment totalment v??lid en certs contexts, cal assumir que el model subjacent utilitzat ??s correcta, perqu?? llavors l'edat donada ??s aproximada a l'error especificat, ja que aquest error representa l'error de l'instrumental utilitzat per entrar les dades sense format del model.

L'edat de l'Univers basada en el "millor ajustament" a les dades WMAP ??s nom??s de 13.4 ??0.3 Gyr; aquest nombre lleugerament superior a 13.7 inclou altres dades barrejades. Aquest n??mero representa la primera mesura "directa" exacta de l'edat de l'Univers; altres m??todes usen habitualment la llei de Hubble i l'edat de les estrelles m??s velles als c??muls globulars, a m??s d'altres indicadors. ??s possible utilitzar m??todes diferents per determinar el mateix par??metre, en aquest cas l'edat de l'Univers, i arribar a respostes diferents sense solapament en els "errors". Per abordar el problema de la millor manera possible, generalment es mostren dos tipus d'incerteses: una de relacionada amb les mesures actuals i l'altra amb els errors sistem??tics del model que est?? sent usat.

Un component important per a l'an??lisi de dades utilitzada per determinar l'edat de l'Univers (per exemple, des del WMAP) ??s utilitzar una an??lisi bayesi??, que normalitza el resultat basat en suposicions[2]. Aix?? quantifica qualsevol incertesa en la precisi?? d'una mesura a causa del model utilizat.[9][10]

[edita] Refer??ncies

  1. ??? The Age of the Universe with New Accuracy
  2. ??? 2,0 2,1 Spergel, D. N., et al. (2003). ??First-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Determination of Cosmological Parameters??. The Astrophysical Journal Supplement Series 148: 175???194. DOI:10.1086/377226.
  3. ??? Istituto Nazionale di Fisica Nucleare: "The Universe, seen under the Gran Sasso mountain, seems to be older than expected" a Interactions.org, 13 de maig de 2004
  4. ??? Imbriani, G, et al. (2004). ??The bottleneck of CNO burning and the age of Globular Clusters??. A&A 420: 625???629. DOI:10.1051/0004-6361:20040981.
  5. ??? Bolte, M., C. J. Hogan (3 d'agost de 2002). ??Conflict over the age of the Universe??. 376: 399???402. DOI:10.1038/376399a0.
  6. ??? "Globular Star Clusters" a Seds.org
  7. ??? Emad Iskander: "Independent age estimates" a Astro.ubc.ca
  8. ??? Ostriker, J. P.; Steinhardt, Paul J.: "Cosmic Concordance" a Astrophysics, 16 de maig de 1995 (Arxiv.org)
  9. ??? Loredo, T. J.. The promise of bayesian inference for astrophysics. (PDF)
  10. ??? Colistete, R., J. C. Fabris & S. V. B. Concalves (2005). ??Estad??sticas Bayesianas y Par??metros Restringidos en el Modelo de Gases Chaplygin Generalizado Utilizando Datos SNe ia??. International Journal of Modern Physics D 14 (5): 775???796. arXiv:astro-ph/0409245.

[edita] Enlla??os externs