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Materia Oscura, Energía Oscura, Inflación y Otros
Bichos.
Jorge Mastache
jhmastache@mctp.mx
Mesoamerican Centre for Theoretical Physics
Seminario Facultad de Ciencias, UNACH, 2017
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 1 / 17
Outline
1 Observaciones Cosmológicas.
I Radación de Fondo de Micro-ondas (CMB)
I SN Ia
2 Cronología del Universo.
3 El modelo ΛCDM
4 Física más allá de ΛCDM
I Materia Oscura
I Energía Oscura
I Inflación
5 Conclusiones.
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 2 / 17
Observaciones Cosmológicas
I Radiación de Fondo de Microondas (CMB)
En 1956 en los laboratorios Bell, NJ, EUA. Penzias y Wilson construyeron
un radiómetro para utilizarlo en radio astronomía y comunicación satelital.
Resultado: Su instrumental tenía un exceso de ruido equivalente a la
radiación de 3.5 K con el que no podían explicar.
(1978)
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 3 / 17
Observaciones Cosmológicas
COBE (Cosmic Background Explorer) fue el primer satélite para hacer
mediciones cosmológicas.
Resultados:
I Espectro del cuerpo negro de CMB con una temp de 2.7 K
I Midio las anisotropías del CMB con una resolución de 10−5.
I Cosmology on the Beach - Instituto Avanzado de Cosmología
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 4 / 17
Observaciones Cosmológicas
COBE (Cosmic Background Explorer) fue el primer satélite para hacer
mediciones cosmológicas.
Resultados:
I Espectro del cuerpo negro de CMB con una temp de 2.7 K
I Midio las anisotropías del CMB con una resolución de 10−5.
I Cosmology on the Beach - Instituto Avanzado de Cosmología
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Observaciones Cosmológicas
COBE (Cosmic Background Explorer) fue el primer satélite para hacer
mediciones cosmológicas.
Resultados:
I Espectro del cuerpo negro de CMB con una temp de 2.7 K
I Midio las anisotropías del CMB con una resolución de 10−5.
I Cosmology on the Beach - Instituto Avanzado de Cosmología
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 4 / 17
Observaciones Cosmológicas
COBE (Cosmic Background Explorer) fue el primer satélite para hacer
mediciones cosmológicas.
Resultados:
I Espectro del cuerpo negro de CMB con una temp de 2.7 K
I Midio las anisotropías del CMB con una resolución de 10−5.
I Cosmology on the Beach - Instituto Avanzado de Cosmología
(2006)
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Observaciones Cosmológicas
COBE (Cosmic Background Explorer) fue el primer satélite para hacer
mediciones cosmológicas.
Resultados:
I Espectro del cuerpo negro de CMB con una temp de 2.7 K
I Midio las anisotropías del CMB con una resolución de 10−5.
I Cosmology on the Beach - Instituto Avanzado de Cosmología
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 4 / 17
Observaciones Cosmológicas
I Supernovas Ia
Las supernovas tipo Ia es un sistema binario formado por una enana
blanca y otra estrella. Calcularon el aceleramiento de la expansión del
Universo descrita por una constante cosmológica Λ, usando datos del
corrimiento al rojo de las supernova de tipo Ia.
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Observaciones Cosmológicas
I Supernovas Ia
Las supernovas tipo Ia es un sistema binario formado por una enana
blanca y otra estrella. Calcularon el aceleramiento de la expansión del
Universo descrita por una constante cosmológica Λ, usando datos del
corrimiento al rojo de las supernova de tipo Ia.
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 5 / 17
Observaciones Cosmológicas
I Supernovas Ia
Las supernovas tipo Ia es un sistema binario formado por una enana
blanca y otra estrella. Calcularon el aceleramiento de la expansión del
Universo descrita por una constante cosmológica Λ, usando datos del
corrimiento al rojo de las supernova de tipo Ia.
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 5 / 17
Observaciones Cosmológicas
I Supernovas Ia
Las supernovas tipo Ia es un sistema binario formado por una enana
blanca y otra estrella. Calcularon el aceleramiento de la expansión del
Universo descrita por una constante cosmológica Λ, usando datos del
corrimiento al rojo de las supernova de tipo Ia.
(20011)
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Observaciones Cosmológicas
I Curvas de Rotación de Galaxias
Es una gráfica de la velocidad circular de las estrellas visibles + gas en una
galaxia contra la distancia radial desde el centro de esa galaxia.
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 6 / 17
Observaciones Cosmológicas
I Curvas de Rotación de Galaxias
Es una gráfica de la velocidad circular de las estrellas visibles + gas en una
galaxia contra la distancia radial desde el centro de esa galaxia.
Figure: Galaxy NGC 3198.
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 6 / 17
Observaciones Cosmológicas
I Formación de estructura a gran escala
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Observaciones Cosmológicas
I Formación de estructura a gran escala
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 7 / 17
Observaciones Cosmológicas
Lista de observaciones cosmológicas:
I Radiación de fondo cósmico.
I Supernovas Ia.
I Curvas de rotación de galaxias.
I Formación de estructura a gran escala.
I Oscilación acústica de bariones.
I Clústers de galaxias.
I Lentes gravitacionales.
I Lyman alpha forest.
I Dinámica en la colisión de galaxias.
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Observaciones Cosmológicas
Lista de observaciones cosmológicas:
I Radiación de fondo cósmico.
I Supernovas Ia.
I Curvas de rotación de galaxias.
I Formación de estructura a gran escala.
I Oscilación acústica de bariones.
I Clústers de galaxias.
I Lentes gravitacionales.
I Lyman alpha forest.
I Dinámica en la colisión de galaxias.
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Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
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Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 9 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 9 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
7
Be
7
Li
4
He
3
He
1
H
2
H
3
H
n
Kavanagh (1960)
Descouvemont et al. (2003)
Others (theory)
X
(n,p)
(d,n)
(d,p)
(α,γ)(p,γ)
(n,γ)
(p,α)
(d,pα)
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Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
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Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 9 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 9 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 9 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 9 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 10 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscurae inflación UNACH, Febrero 2, 2017 10 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM:
I Bariones.
I Materia oscura fría.
I Constante cosmológica Λ.
I Neutrinos.
I Parámetro de Hubble.
I Camino óptico hasta reonización
I Amplitud de las fluctuaciones escalares
I Índice espectral escalar
I Curvatura espacial
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 11 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM:
I Bariones.
I Materia oscura fría.
I Constante cosmológica Λ.
I Neutrinos.
I Parámetro de Hubble.
I Camino óptico hasta reonización
I Amplitud de las fluctuaciones escalares
I Índice espectral escalar
I Curvatura espacial
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Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM:
Las ecuaciones de Einstein son:
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Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM:
Las ecuaciones de Einstein son:
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 12 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM:
Las ecuaciones de Einstein son:
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 12 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM:
Las ecuaciones de Einstein son:
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 12 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 13 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 13 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 13 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 13 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 13 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 13 / 17
Modelo ΛCDM
I Modelo ΛCDM
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 13 / 17
Modelo ΛCDM
I Trabajo por hacer...
I Energía oscura ó teorías alternas a RG
I Materia oscura
I Reonización
I Inflación
I Condiciones iniciales primordiales
I Neutrino
I Abundancia primordial del He
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 14 / 17
Bound Dark Matter
I Bound Dark Matter
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 15 / 17
Bound Dark Matter
I Bound Dark Matter
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 15 / 17
Dispersión inversa: el enfoque
Las ecuaciones de evolución de las perturbaciones inflacionarias se
describen por la ecuación de Mukanov-Sasaki
φ′′k + [k2 −
z′′
z
] = 0
Considere hacer la siguiente sustitución en la expresión anterior:
r = −η and z
′′
z
= V (r) + `(`+ 1)
r2
.
El resultado es:
φ′′(k, r) +
[
k2 − `(`+ 1)
r2
− V (r)
]
φ(k, r) = 0 ,
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 16 / 17
Dispersión inversa: el enfoque
Las ecuaciones de evolución de las perturbaciones inflacionarias se
describen por la ecuación de Mukanov-Sasaki
φ′′k + [k2 −
z′′
z
] = 0
Considere hacer la siguiente sustitución en la expresión anterior:
r = −η and z
′′
z
= V (r) + `(`+ 1)
r2
.
El resultado es:
φ′′(k, r) +
[
k2 − `(`+ 1)
r2
− V (r)
]
φ(k, r) = 0 ,
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 16 / 17
Dispersión inversa: el enfoque
Las ecuaciones de evolución de las perturbaciones inflacionarias se
describen por la ecuación de Mukanov-Sasaki
φ′′k + [k2 −
z′′
z
] = 0
Considere hacer la siguiente sustitución en la expresión anterior:
r = −η and z
′′
z
= V (r) + `(`+ 1)
r2
.
El resultado es:
φ′′(k, r) +
[
k2 − `(`+ 1)
r2
− V (r)
]
φ(k, r) = 0 ,
Equación radial de Schrödinger independiente del tiempo
d2u
dr2
+
(
k2 − `(`+ 1)
r2
− V (r)
)
u = 0 donde k2 = 2mE
~2
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 16 / 17
Dispersión inversa: el enfoque
Las ecuaciones de evolución de las perturbaciones inflacionarias se
describen por la ecuación de Mukanov-Sasaki
φ′′k + [k2 −
z′′
z
] = 0
Considere hacer la siguiente sustitución en la expresión anterior:
r = −η and z
′′
z
= V (r) + `(`+ 1)
r2
.
El resultado es:
φ′′(k, r) +
[
k2 − `(`+ 1)
r2
− V (r)
]
φ(k, r) = 0 ,
Por lo tanto, el método de dispersión inversa puede ser aplicada en la
ecuación de Mukanov-Sasaki!
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 16 / 17
Conclusions
I Hasta este momento el modelo ΛCDM es el más consistente con
todas las observaciones.
I Λ es una constante cosmológica que describe la expansión acelerada
del Universo y representa la “naturaleza” de la energía oscura.
Ocupara el 67% de la densidad de energía del Universo.
I La materia oscura es una componente del Universo no bariónica y sin
colisiones, ocupa el 29% de densidad de energía del Universo.
I Inflación es la etapa acelerada del Universo en las primeras fracciones
de segundo que resuelve los problemas de la cosmología estándar.
I Inflación, materia y energía oscura son una prioridad en el desarrollo
de la ciencia y en la actualidad existen un gran número de proyectos
destinados a desenmarañar su naturaleza.
GRACIAS!
Jorge Mastache (MCTP) Materia oscura, energía oscura e inflación UNACH, Febrero 2, 2017 17 / 17
	Observaciones Cosmológicas
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	Observaciones Cosmológicas
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	Observaciones Cosmológicas
	Observaciones Cosmológicas
	Observaciones Cosmológicas
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	Observaciones Cosmológicas
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
	Modelo LCDM
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	Modelo LCDM
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