{"id":138,"date":"2017-10-27T14:25:46","date_gmt":"2017-10-27T12:25:46","guid":{"rendered":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/?p=138"},"modified":"2017-11-19T16:14:22","modified_gmt":"2017-11-19T15:14:22","slug":"el-modelo-cosmologico-estandar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/2017\/10\/27\/el-modelo-cosmologico-estandar\/","title":{"rendered":"El modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar"},"content":{"rendered":"

El hecho de que el Universo actual, tal y como lo observamos, procede de un estado en el que\u00a0sus componentes estuvieron sometidas a alt\u00edsimas densidades y temperaturas, est\u00e1 hoy en d\u00eda\u00a0contrastado experimentalmente. Para deleite de los f\u00edsicos, todav\u00eda tiene sus retazos por coser, lo\u00a0que significa que podemos seguir disfrutando, quebr\u00e1ndonos la cabeza en busca de esa teor\u00eda que\u00a0abarque absolutamente todo, sin arrugas ni hilvanados. Pero lo cierto es que, hasta ahora, todos los datos experimentales est\u00e1n en sorprendente acuerdo con el Modelo Cosmol\u00f3gico Est\u00e1ndar, que\u00a0explica la evoluci\u00f3n del Universo desde este estado inimaginablemente concentrado hasta lo que\u00a0vemos en la actualidad cuando nuestros telescopios apuntan al cielo.<\/p>\n

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\u00bfA qu\u00e9 nos referimos, pues, cuando hablamos del Modelo Cosmol\u00f3gico Est\u00e1ndar?\u00a0El \u039bCDM, como tambi\u00e9n se conoce a este modelo y cuyas siglas explicaremos m\u00e1s adelante,\u00a0nos dice qu\u00e9 ingredientes hay en el Universo y c\u00f3mo han evolucionado con el tiempo. Al ser un\u00a0modelo que pretende explicar el comportamiento de todo el Universo, es evidente que solo lo podr\u00e1\u00a0hacer apoy\u00e1ndose en grandes teor\u00edas.<\/p>\n

Como hablar del Universo es hablar de todo lo que existe, a veces olvidamos que esto engloba\u00a0mucho m\u00e1s de lo que somos capaces de captar a trav\u00e9s de nuestros sentidos. Mucho m\u00e1s. Tanto, que\u00a0el Universo no es solo aquello que llena el espacio a trav\u00e9s del tiempo, sino que tambi\u00e9n es el\u00a0espacio-tiempo en s\u00ed mismo. Como primera clasificaci\u00f3n, entonces, podr\u00edamos decir que el\u00a0Universo se compone de: a) un conjunto de elementos y b) el propio recipiente que los contiene. Y\u00a0todo ello est\u00e1, por supuesto, entrelazado, de manera que lo que le ocurra al recipiente afecta a su\u00a0contenido y viceversa. Esta relaci\u00f3n se explica y estudia a partir de la conocida Teor\u00eda de la\u00a0Relatividad General<\/a>, obra maestra del f\u00edsico alem\u00e1n Albert Einstein.<\/p>\n

Deteng\u00e1monos a pensar un momento. Hemos definido el Universo como el conjunto de\u00a0contenido y contenedor, y hemos afirmado que hay cierta relaci\u00f3n entre ambos. \u00bfSignifica esto que\u00a0el espacio-tiempo, como recipiente del Cosmos, se ve afectado por las cosas que contiene? La
\nrespuesta es, simple y llanamente, s\u00ed. De hecho, \u00bfqui\u00e9n no ha o\u00eddo hoy en d\u00eda aquello de que los\u00a0objetos curvan el espacio debido a su masa, y que, precisamente debido a esta curvatura, los\u00a0distintos objetos masivos se atraen? La gravedad no es m\u00e1s que una manifestaci\u00f3n de esta
\ninteracci\u00f3n entre recipiente y contenido. El Sol curva el espacio-tiempo debido a su masa y la Tierra\u00a0orbita a su alrededor siguiendo esta curvatura.<\/p>\n

No obstante, la relaci\u00f3n que el espacio-tiempo y las distintas componentes del Universo tienen\u00a0entre s\u00ed va m\u00e1s all\u00e1 de la gravedad. Desde el Big Bang, el Universo se ha ido expandiendo, y el\u00a0ritmo al que se produce esta expansi\u00f3n ha ido variando con el tiempo en funci\u00f3n de qu\u00e9\u00a0componente ha sido la dominante en cada \u00e9poca c\u00f3smica. Para entender esto, debemos comprender\u00a0que la expansi\u00f3n no significa simplemente, como cabr\u00eda pensar, que los residuos de la \u201cexplosi\u00f3n\u201d\u00a0se alejan entre s\u00ed, haciendo que el horizonte del Universo quede cada vez m\u00e1s alejado. Razonemos\u00a0por un momento, literalmente, fuera de la caja.<\/p>\n

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Visi\u00f3n esquem\u00e1tica de la historia del Universo. Cr\u00e9ditos: Particle Data Group \u2013 Lawrence Berkely National Lab.<\/figcaption><\/figure>\n

Imaginemos, pues, que somos capaces de \u201csalir\u201d del Universo, de situarnos como un observador\u00a0externo, inmune a todas las restricciones que las leyes de la f\u00edsica nos imponen, omniscientes,\u00a0capaces de ver todo lo que ocurre en el momento mismo que est\u00e1 ocurriendo. Y ahora, imaginemos\u00a0que el Cosmos es un globo lleno de estrellas, de galaxias. \u00bfQu\u00e9 significa que el Universo se\u00a0expanda? Desde nuestro lugar privilegiado y gracias a nuestros moment\u00e1neos poderes divinos ver\u00edamos que esas estrellas, esas galaxias, realmente se alejan unas de otras; pero no porque\u00a0mantengan el impulso inicial de una suerte de explosi\u00f3n que ocurriera hace catorce mil millones de\u00a0a\u00f1os, sino porque el propio recipiente, el propio globo, el Cosmos, es el que se expande. Que el Universo se expanda significa, pues, que es el propio espacio el que se dilata, con un ritmo de\u00a0dilataci\u00f3n dependiente de la componente dominante en cada momento.<\/p>\n

Autom\u00e1ticamente nos viene a la cabeza una pregunta: \u00bfpor qu\u00e9 no notamos que nos hacemos\u00a0m\u00e1s grandes? Si el espacio se est\u00e1 dilatando, \u00bfpor qu\u00e9 no tengo la impresi\u00f3n de que los \u00e1tomos de\u00a0mi cuerpo se alejan entre s\u00ed? \u00bfPor qu\u00e9 la distancia entre el Sol y la Tierra no es cada vez mayor?\u00a0Esto se debe a dos motivos. El m\u00e1s importante es que la expansi\u00f3n actual del Universo sucede muy\u00a0lentamente. \u00a1Nuestra altura apenas aumentar\u00eda un mil\u00edmetro en el per\u00edodo de un mill\u00f3n de a\u00f1os! Y\u00a0el segundo es que el efecto de las fuerzas electromagn\u00e9ticas y nucleares que mantienen unido\u00a0nuestro cuerpo contrarrestan con creces el producido por la expansi\u00f3n. Y lo mismo sucede con las\u00a0fuerzas gravitatorias del Sistema Solar, suficientes para evitar una dr\u00e1stica separaci\u00f3n de los\u00a0planetas debido a la elongaci\u00f3n del entramado espacial que los separa. Aun as\u00ed, podemos saber que el Universo se expande porque las distancias intergal\u00e1cticas son tan, tan gigantescas, que el efecto,\u00a0si bien peque\u00f1o a nuestra escala, pasa a ser relevante a escala c\u00f3smica.<\/p>\n

Si ya hemos sido capaces de desglosar el Universo en contenedor y contenido, pasemos ahora a\u00a0una catalogaci\u00f3n de las componentes que lo habitan. Dicha catalogaci\u00f3n la haremos de manera muy\u00a0general, centr\u00e1ndonos \u00fanicamente en los aspectos m\u00e1s importantes que se tienen en cuenta dentro\u00a0del Modelo Cosmol\u00f3gico Est\u00e1ndar. De este modo, nos encontramos con tres tipos de componentes:\u00a0radiaci\u00f3n, materia y energ\u00eda oscura. La radiaci\u00f3n comprende todo aquello que se comporta, al\u00a0igual que los fotones, de manera relativista. Es decir, son las part\u00edculas que se mueven a velocidades\u00a0muy cercanas a la de la luz, incluyendo los propios fotones. La materia, al contrario, abarca a\u00a0aquellas part\u00edculas y sus composiciones que se desplazan a peque\u00f1as velocidades. Las estrellas, el\u00a0polvo intergal\u00e1ctico e incluso nosotros pertenecemos a esta categor\u00eda. Por \u00faltimo, la energ\u00eda oscura\u00a0es un ente esquivo, aunque podemos detectar su influencia en los experimentos, y es la responsable\u00a0de que la expansi\u00f3n, hoy en d\u00eda, se est\u00e9 acelerando.<\/p>\n

Adem\u00e1s de la energ\u00eda oscura, hay otra componente de la que tambi\u00e9n desconocemos su\u00a0composici\u00f3n, pero cuya presencia reconocemos al contrastar ciertos datos experimentales. Se trata\u00a0de una subcomponente muy importante de materia, que se conoce, debido a que no absorbe ni emite\u00a0luz, como materia oscura. En las galaxias es la componente principal, y podemos comprobar su\u00a0presencia, por ejemplo, al observar que el gas de la periferia gira a una velocidad superior a lo que\u00a0esperar\u00edamos a partir de la masa visible.<\/p>\n

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Composici\u00f3n del Universo cuando apenas ten\u00eda trescientos ochenta mil a\u00f1os (izquierda) y composici\u00f3n actual (derecha), en t\u00e9rminos de la densidad de energ\u00eda de sus principales componentes. Los \u00e1tomos comprenden la materia visible, no oscura, y tanto fotones como neutrinos forman parte de la radiaci\u00f3n en la figura de la izquierda.<\/figcaption><\/figure>\n

De las tres componentes del Universo (radiaci\u00f3n, materia y energ\u00eda oscura), tanto la radiaci\u00f3n\u00a0como la materia normal se conocen en gran medida. Tanto es as\u00ed, que su estudio ha dado forma a\u00a0una de las teor\u00edas m\u00e1s exitosas de la f\u00edsica: el conocido Modelo Est\u00e1ndar de la F\u00edsica de Part\u00edculas.\u00a0Los detalles de esta teor\u00eda, no obstante, los dejaremos para otro momento. Lo importante para\u00a0nosotros es que, de las componentes del Universo, solamente la energ\u00eda oscura y la materia oscura\u00a0permanecen sin una buena explicaci\u00f3n te\u00f3rica.<\/p>\n

Llegados a este punto es cuando, por fin, podemos entender qu\u00e9 es el Modelo Cosmol\u00f3gico\u00a0Est\u00e1ndar<\/strong>.<\/p>\n

Hemos dividido el Universo en contenido y recipiente, y hemos mencionado que las principales\u00a0caracter\u00edsticas del recipiente, as\u00ed como algunas de sus interacciones con el contenido, se explican\u00a0dentro de la Teor\u00eda de la Relatividad General. Despu\u00e9s, el contenido lo hemos subdividido en tres\u00a0componentes, de las cuales la radiaci\u00f3n y una parte de la materia (la materia normal) est\u00e1n\u00a0explicadas en gran medida gracias al Modelo Est\u00e1ndar de la F\u00edsica de Part\u00edculas. La energ\u00eda oscura\u00a0y la materia oscura, sin embargo, no est\u00e1n completamente determinadas de forma te\u00f3rica, aunque la informaci\u00f3n experimental es suficiente para caracterizar algunas de sus propiedades generales. Esta\u00a0caracterizaci\u00f3n es precisamente la que da lugar al Modelo Cosmol\u00f3gico Est\u00e1ndar.<\/p>\n

Entre los experimentos que han arrojado cierta luz hacia el conocimiento de los elementos\u00a0oscuros destacan los que estudian el ritmo de expansi\u00f3n del Universo, pues como la expansi\u00f3n se ve\u00a0afectada de manera distinta por sus componentes, del mismo modo esta influencia cambia seg\u00fan las
\npropiedades que los ingredientes tengan. En concreto, de esta forma sabemos que la materia oscura\u00a0es, mayormente, fr\u00eda; lo que significa que sus velocidades no fueron demasiado altas en \u00e9pocas\u00a0tempranas del Universo. En ingl\u00e9s, materia oscura fr\u00eda (cold dark matter) da lugar a las siglas\u00a0CDM. Y el efecto de la energ\u00eda oscura parece ser compatible con su expresi\u00f3n m\u00e1s sencilla, lo que\u00a0se conoce como constante cosmol\u00f3gica y se expresa en las ecuaciones con la letra griega \u039b. Es por\u00a0ello que el Modelo Cosmol\u00f3gico Est\u00e1ndar, hoy en d\u00eda, es tambi\u00e9n conocido como modelo \u039bCDM,\u00a0en referencia a la caracterizaci\u00f3n escogida para las dos componentes cuyas propiedades no est\u00e1n,\u00a0a\u00fan, completamente fijadas.<\/p>\n

En definitiva, el Modelo Cosmol\u00f3gico Est\u00e1ndar es el conjunto de las teor\u00edas y elecciones sobre\u00a0los constituyentes no ligados te\u00f3ricamente que explican, en mejor medida y de la manera m\u00e1s\u00a0sencilla posible, la recopilaci\u00f3n de los datos experimentales en el marco de un Universo en
\nexpansi\u00f3n.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

El Modelo Cosmol\u00f3gico Est\u00e1ndar constituye uno de los pilares de la f\u00edsica moderna. Gracias a la combinaci\u00f3n de la Relatividad General y el Modelo Est\u00e1ndar de la F\u00edsica de Part\u00edculas, es posible acomodar una larga lista de observaciones cosmol\u00f3gicas. Para ello, resulta necesario considerar un universo en expansi\u00f3n en el que encontramos ingredientes tan misteriosos como la materia y energ\u00eda oscuras.<\/p>\n","protected":false},"author":8,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[14],"tags":[19,18,17,15,16],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138"}],"collection":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=138"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":151,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138\/revisions\/151"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=138"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=138"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/bloggy.ific.uv.es\/bloggy\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=138"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}