Astronomía

¿Prefiere el universo una velocidad?

¿Prefiere el universo una velocidad?


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Según tengo entendido, la distribución de la materia es aproximadamente homogénea en el espacio: en cualquier lugar del universo en el que me encuentre, habrá aproximadamente la misma cantidad de materia en todas las direcciones a mi alrededor.

¿Es la distribución de la materia a través velocidades aproximadamente homogéneo? Si volara lejos del centro de la Vía Láctea a .999c, ¿todas las direcciones se verían aproximadamente iguales o notaría un viento de galaxias y neutrinos viajando a una velocidad preferida?

Etiquetas que no puedo agregar: principio cosmológico, homogeneidad, isotropía


Hay un estándar de descanso preferido, el del Fondo Cósmico de Microondas (CMB). Puede detectar movimiento con respecto al fondo de microondas. Así que muévase rápido con respecto al fondo y el CMB en la dirección del movimiento se desplazará al azul y en la dirección opuesta se desplazará al rojo en comparación con una dirección ortogonal a la dirección del movimiento.

El movimiento de la Tierra se ha medido con respecto al CMB, ver aquí

También podría / puede detectar su movimiento a partir de la anisotopía del corrimiento al rojo galáctico de la misma manera.


¿Prefiere el universo una velocidad? - Astronomía

¿Existe alguna prueba de que el espacio se expanda más rápido que la velocidad de la luz, como la repentina desaparición de estrellas o galaxias? Si esa hipótesis es cierta, ¿no debería haber algunas estrellas y galaxias cerca del horizonte cósmico que están desapareciendo de nuestras observaciones?

Actualmente, estamos seguros de que vivimos en un universo que se expande a un ritmo creciente. Mientras lee esto, el universo se expande a unos 70 kilómetros por segundo por megaparsec. Esto significa que una galaxia a 1 megaparsec de nosotros se aleja a unos 70 km / s, otra galaxia a 2 megaparsecs de nosotros se aleja a 140 km / s, y así sucesivamente. Ésta es la ley de Hubble. Siguiendo la misma lógica, se podrían hacer los cálculos para calcular qué tan lejos debe estar una galaxia para alejarse a la velocidad de la luz. Resulta que las galaxias a 4300 megaparsecs de nosotros retroceden más rápido que la luz. Esta distancia define la "esfera de Hubble", una esfera imaginaria centrada en nosotros, fuera de la cual todo retrocede más rápido que la velocidad de la luz. Tenga en cuenta que, dado que el universo se expande a un ritmo acelerado, la esfera de Hubble aumenta su radio a medida que pasa el tiempo.

¿Podemos ver luz proveniente de galaxias fuera de la esfera del Hubble? Recibir luz de una fuente que se mueve más rápido que la luz puede parecer extraño, pero en realidad es posible. Imagínese una galaxia fuera de la esfera del Hubble, que emite un pulso de luz hacia la Tierra. El pulso intenta llegar hasta nosotros, pero es "arrastrado" lejos de la Tierra por una región del espacio que se aleja más rápido que la luz. Parece que nunca recibiremos este pulso, ¡pero espere un segundo! A medida que el universo se expande, la esfera de Hubble también se hace más grande. Ahora bien, si la velocidad a la que se expande la esfera de Hubble es mayor que la velocidad neta a la que el fotón se aleja de nosotros, el pulso eventualmente pasará de una región superluminal a una región que se alejará de nosotros más lentamente que la velocidad de la luz. Eche un vistazo a este video, que transforma estas palabras en una animación genial. Por supuesto, siempre que el pulso viaje por una región que se aleja de nosotros a una velocidad menor que la velocidad de la luz, eventualmente nos alcanzará. ¡La conclusión es que todavía podemos observar galaxias que se alejan más rápido que la luz! Dicho de otra manera, la esfera de Hubble es no el límite de nuestro universo observable.

¿Cómo podemos saber que el universo se está expandiendo más rápido que la velocidad de la luz en primer lugar? La longitud de onda de un pulso de luz que viaja por el universo se estira a medida que el espacio se expande, por lo que la luz se vuelve más roja. (Es decir, su longitud de onda aumenta). Este llamado desplazamiento al rojo cosmológico lo miden los astrónomos, por lo que las galaxias distantes pueden etiquetarse por su desplazamiento al rojo. Cuanto mayor es el desplazamiento al rojo de una galaxia, más rápido se aleja de nosotros. Para cualquier modelo plausible de nuestro universo en expansión, existe una conversión relativamente simple para traducir el corrimiento al rojo en velocidad recesional. ¡No es sorprendente que algunas de las galaxias que hemos observado exhiban corrimientos al rojo que resultan en velocidades de recesión superluminal!

Por último, cabe señalar que, en la práctica, una galaxia en retroceso puede "desaparecer" de nuestras observaciones debido al corrimiento al rojo cosmológico. La luz proveniente de la galaxia se vuelve cada vez más roja, dejando el rango de detectabilidad de nuestro instrumento (nuestros ojos o incluso un radiotelescopio). Además, el tiempo entre pulsos sucesivos aumentará tanto que la galaxia se desvanecerá hasta desaparecer.

Esta página se actualizó por última vez el 2 de marzo de 2017.

Sobre el Autor

Cristóbal Armaza

Cristóbal es un estudiante de primer año de astronomía en Cornell cuyos intereses de investigación incluyen astrofísica teórica, relatividad general, cosmología y estrellas compactas.


Los astrónomos descubren las estructuras giratorias más grandes conocidas del universo

Zarcillos de galaxias hasta cientos de millones de años luz de largo pueden ser los objetos giratorios más grandes del universo, según un nuevo estudio.

Los cuerpos celestes a menudo giran, de planetas a estrellas a las galaxias. Sin embargo, los cúmulos gigantes de galaxias a menudo giran muy lentamente, si es que giran, y muchos investigadores pensaron que ahí es donde el giro podría terminar en escalas cósmicas, dijo el coautor del estudio Noam Libeskind, cosmólogo del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam en Alemania. Space.com.

Pero en la nueva investigación, Libeskind y sus colegas encontraron que los filamentos cósmicos, o tubos gigantes hechos de galaxias, aparentemente giran. "Hay estructuras tan vastas que galaxias enteras son sólo motas de polvo", dijo Libeskind. "Estos enormes filamentos son mucho, mucho más grandes que los racimos".

Investigaciones anteriores sugirieron que después del nacimiento del universo en el Big Bang Hace unos 13.800 millones de años, gran parte del gas que constituye la mayor parte de la materia conocida del cosmos se derrumbó para formar láminas colosales. Estas hojas luego se rompieron para formar el filamentos de un vasto telaraña cósmica.

Utilizando datos del Sloan Digital Sky Survey, los científicos examinaron más de 17.000 filamentos y analizaron la velocidad a la que las galaxias que forman estos tubos gigantes se movían dentro de cada zarcillo. Los investigadores descubrieron que la forma en que se movían estas galaxias sugería que giraban alrededor del eje central de cada filamento.

Lo más rápido que los investigadores vieron girar las galaxias alrededor de los centros huecos de estos zarcillos fue de aproximadamente 223,700 mph (360,000 kph). Los científicos señalaron que no sugieren que cada filamento en el universo gira, pero los filamentos giratorios parecen existir.

La gran pregunta es, "¿Por qué giran?" Dijo Libeskind. El Big Bang no habría dotado al universo de ningún giro primordial. Como tal, lo que sea que causó que estos filamentos giraran debe haberse originado más tarde en la historia cuando se formaron las estructuras, dijo.

Una posible explicación para esta rotación es que a medida que los poderosos campos gravitacionales de estos filamentos arrastraron el gas, el polvo y otros materiales dentro de ellos para colapsar juntos, las fuerzas de cizallamiento resultantes podrían haber hecho girar este material. Aún así, en este momento, "no estamos realmente seguros de qué puede causar un torque en esta escala", dijo Libeskind.

Los científicos ahora buscan comprender el origen del giro de los filamentos a través de simulaciones por computadora de cómo se comporta la materia en las mayores ventas cosmológicas. Los investigadores detallaron sus hallazgos en línea el 14 de junio en la revista Nature Astronomy.


¿A qué velocidad se expande el universo y puede ser más rápido que la luz?

Ninguna de estas preguntas tiene sentido en la forma en que se planteó. Para ver por qué, comencemos por pensar en cómo sabemos que el universo se está expandiendo.

La expansión del universo fue descubierta originalmente por Hubble, quien descubrió que los desplazamientos al rojo de las galaxias eran proporcionales a sus distancias de nosotros. Para mantener las cosas simples, comencemos por pensar cómo se interpretaría esto si no supiéramos acerca de la relatividad, de modo que la velocidad y la distancia puedan definirse como esperamos en la mecánica newtoniana. Un corrimiento al rojo de, digamos, 0,037% indica que una galaxia se está alejando de nosotros a casi exactamente el 0,037% de la velocidad de la luz. La observación de Hubble, por lo tanto, implica v = Hd, donde v es la velocidad relativa de dos galaxias, H es un número que es el mismo para todas las galaxias yd es la distancia entre las dos galaxias. Todas las distancias intergalácticas están aumentando en el mismo factor de escala en cualquier intervalo de tiempo dado. Esto es exactamente lo que sucede, por ejemplo, cuando una pieza de metal se expande porque se ha calentado. Cuando una pieza de metal se expande, podemos & # 8217t describir su expansión general usando una velocidad en unidades de metros por segundo. Una velocidad sólo se puede definir si primero especificamos de qué dos átomos del metal estamos hablando. La velocidad será diferente si elegimos un par de átomos diferente. Por razones similares, no tiene sentido preguntar por la velocidad de expansión del universo. No hay una velocidad sino muchas.

Supongamos ahora que fijamos nuestra atención en dos galaxias específicas. ¿Pueden estar alejándose unos de otros a una velocidad mayor que c? Esta pregunta requiere relatividad. La relatividad general no tiene una forma única de hablar sobre la velocidad de la galaxia A en relación con la galaxia B si están a distancias cosmológicas entre sí. Si queremos, podemos describir verbalmente la situación diciendo que ambas galaxias están en reposo, pero el espacio entre ellas se está expandiendo. Si lo deseamos, podemos usar ciertas medidas de distancia y tiempo (ver: ¿Cómo se miden el tiempo y la distancia en cosmología?) Y describir verbalmente A y B como moviéndose uno en relación con el otro a una tasa calculada tomando el cambio en la distancia dividido por el cambio en el tiempo. De hecho, la relatividad general nos permite asignar absolutamente cualquier valor que queramos a la velocidad de A & # 8217s relativa a B; simplemente no es una cosa bien definida. Por lo tanto, no tiene sentido preocuparse por si dicha velocidad es mayor que c. Debido a que las velocidades relativas de los objetos distantes no están bien definidas en la relatividad general, no hay forma de extender la prohibición de la relatividad especial a v & gtc a los objetos distantes en la relatividad general. La prohibición es local. A nivel local, la relatividad general es lo mismo que la relatividad especial.

A veces puede ver afirmaciones de que la inflación cosmológica hizo que el universo se expandiera más rápido que c, o que el borde del universo observable ocurre en el lugar donde la ley de Hubble da una velocidad igual ac. La primera afirmación es incorrecta porque la expansión del universo no se puede medir con una sola velocidad. La segunda afirmación es, en el mejor de los casos, una simplificación excesiva porque las velocidades relativas de los objetos distantes no están bien definidas en la relatividad general. Para una definición bastante natural de la velocidad, hay galaxias que observamos que ahora y siempre han estado alejándose de nosotros a una velocidad mayor que c. [Lineweaver]

Se han desactivado los comentarios de estas preguntas frecuentes.

Doctorado en Física. Doy clases de física en Fullerton College, una universidad comunitaria en el sur de California. Disfruto escribiendo, tocando la viola, elaborando cerveza, escalando y haciendo montañismo.


Cuásares, corrimientos al rojo y controversias

El espectro de emisión distinto del hidrógeno se puede medir en el laboratorio. Cuando el espectro de emisión de hidrógeno se mide desde estrellas distantes, las líneas a menudo se desplazan hacia el extremo rojo (cambio no necesariamente a escala). Este efecto se conoce como corrimiento al rojo.

Este libro es fundamental para toda la controversia sobre la interpretación del corrimiento al rojo, y la mayoría de las críticas al trabajo de Arp que hemos visto se relacionan con la evidencia presentada aquí.

Como sugiere el título, los cuásares ocupan un lugar destacado en este libro. Estos se encontraron por primera vez en encuestas de radio a principios de la década de 1960. Ópticamente parecían estrellas, pero sus espectros eran irreconocibles hasta que el astrónomo de Caltech Maarten Schmidt descubrió que poseían enormes corrimientos al rojo. ¿Por qué los desplazamientos al rojo de los quásares superaron considerablemente cualquier desplazamiento al rojo de las galaxias conocidas? Las causas no cosmológicas fueron descartadas y pronto se decidió, a pesar de las dificultades no resueltas, que los quásares eran los objetos más distantes y luminosos del universo.

Arp señala que existe evidencia considerable de que no solo los cuásares, sino también las galaxias, pueden violar la relación aceptada entre el desplazamiento al rojo y la distancia. Esto refuerza el caso de que la ley de la distancia de corrimiento al rojo puede romperse. Pero también aumenta las apuestas en la búsqueda teórica de una causa de los desplazamientos al rojo intrínsecos (sin velocidad), ya que cualquier mecanismo candidato debe operar en conjuntos completos de estrellas, gas y polvo a escala de galaxias.

Exceso de corrimientos al rojo en los quásares

En los primeros cinco capítulos, Arp se ocupa de la evidencia anómala sobre los cuásares. La mayor parte de esta evidencia es de dos tipos, verbigracia. (i) uno o más cuásares caen más cerca de una galaxia de lo esperado por casualidad (ii) cuásares conectados visiblemente a una galaxia. En ambos casos, la galaxia tiene un corrimiento al rojo mucho más bajo que los cuásares asociados y, a menudo, se ve alterada en su forma o inusualmente activa al mostrar actividad estelar o al producir una considerable emisión de radio. Se muestran varias fotografías profundas y bien reproducidas para ilustrar estas asociaciones. Por ejemplo, la galaxia perturbada NGC 4319 y el cuásar cercano Markarian 205 tienen desplazamientos al rojo muy diferentes (cz = 1.700 km / sy 21.000 km / s respectivamente), sin embargo, cualquiera puede ver en las fotografías que están conectados.7 Por lo tanto, el quásar es cerca de la galaxia en el espacio, no a su distancia de corrimiento al rojo según la ley de Hubble. A pesar de muchas críticas, este resultado, que contradice claramente los supuestos convencionales, ha sido confirmado por varias líneas de evidencia independientes.

Algunas galaxias (por ejemplo, NGC 1097) están acompañadas por líneas de cuásares que apuntan hacia afuera desde sus núcleos. Además, Arp muestra (capítulo 5) que la distribución de una gran cantidad de cuásares brillantes en el espacio es muy diferente de la esperada en los supuestos convencionales, y que muchos están asociados con galaxias cercanas.

Exceso de corrimientos al rojo en las galaxias

Arp también muestra muchos ejemplos de galaxias conectadas visiblemente a galaxias compañeras más pequeñas con corrimientos al rojo de hasta 36.000 km / s más altos. Señala peculiaridades en estos sistemas que significan que no pueden descartarse como accidentes. También hay varios casos de grupos de galaxias que interactúan con desplazamientos al rojo discordantes, entre los que destaca el "Quinteto de Stephan".

Los miembros de los grupos de galaxias M31 (Local Group) y M81 se desplazan sistemáticamente al rojo con respecto a las galaxias dominantes de una manera que no se puede explicar en términos de velocidades orbitales dentro de los grupos. No solo esto, sino que los intervalos de corrimiento al rojo se cuantifican en múltiplos de 72 km / s. A pesar de las muchas burlas, este resultado ha sido confirmado en otros grupos de galaxias, pero los astrónomos convencionales lo han ignorado porque no puede explicarse en términos de la cosmología del Big Bang.

Fenómenos de eyección

Se sabe desde hace mucho tiempo que las grandes radiogalaxias, Virgo A (M87) y Centaurus A (NGC 5128), poseen pares de chorros de radio que emergen de sus núcleos. Arp muestra que también tienen chorros internos abultados que se ven en longitudes de onda visibles y ultravioleta. Estos están alineados con los chorros de radio, y hay galaxias y quásares, algunos de ellos fuertes fuentes de radio y / o rayos X, dispersos cerca de las direcciones del chorro. Todo esto apunta a un origen de eyección para los objetos asociados con estas grandes galaxias. Arp también señala (p. 146) que:

Dado que muchas galaxias están dispuestas en cadenas (que con frecuencia contienen miembros con corrimientos al rojo discordantes), Arp sugiere (p. 147) que:

Arp sugiere además que una causa general de los hermosos brazos espirales que se ven en tantas galaxias podrían ser eyecciones emparejadas en el plano de rotación.

Cosmología

Arp sugiere que la teoría de la gravedad conforme de Hoyle-Narlikar se puede utilizar para sintetizar las observaciones que ha presentado. Explica que esto es más general que la teoría "normalmente utilizada" en el sentido de que las masas de partículas pueden variar en el espacio y el tiempo. Aplicada a los cuásares expulsados ​​por las galaxias, la idea es que emerja nueva materia en nuestro universo en núcleos galácticos activos, donde Arp sugiere que puede haber agujeros blancos en lugar de agujeros negros. Esto no parece ser creatio ex nihilo en el sentido bíblico, sino más bien la transformación de la energía en materia.8 La nueva materia postulada tiene masa cero y un corrimiento al rojo muy alto. Luego se expulsa y aumenta de masa y disminuye el corrimiento al rojo. Arp sugiere que la cuantificación del corrimiento al rojo podría tener una explicación natural en términos de este enfoque.

No se dan detalles matemáticos y los aspectos importantes de la teoría descrita por Arp siguen sin estar claros. Sus ideas teóricas están más desarrolladas en Viendo rojo.

Arp resume el problema de seguir una investigación del tipo que ha descrito así (p. 162):


Hilo: ¿el universo tiene una velocidad de escape?

Descargo de responsabilidad: no me declaro un experto en NINGÚN tema. Si digo algo como un hecho que obviamente está mal, no dude en corregirme. Doy la bienvenida a tales correcciones en un intento de ser lo más veraz y exacto posible.

"La credulidad mata" - Carl Sagan
"Todas las personas conocen la misma verdad. Nuestras vidas consisten en cómo elegimos distorsionarlo ''. Harry Block
"Es la marca de una mente educada poder entretener un pensamiento sin aceptarlo." - Aristóteles

Publicado originalmente por KALSTER

Bueno, hay diferentes formas de ver la palabra universo, me refiero a nuestro universo local con el que podemos interactuar y compartir nuestras leyes de la física.

¿Quizás terminarías en una especie de multiverso 4d?

Publicado originalmente por entumecidos Publicado originalmente por medlakeguy Publicado originalmente por serpicojr Publicado originalmente por medlakeguy

cuanto más te acercas a la velocidad de la luz, más energía tienes para viajar, ir .9c requiere considerablemente menos energía que viajar .999c, por eso dije eso.

si el universo tuviera una velocidad de escape, probablemente dependería de la energía cinética, no de la velocidad del objeto. ya que no puedes ir más rápido que la luz

Solo digo que 0.9999 ^ googol no significa lo que crees que significa. Significa 0,9999 veces sí mismo googol veces, y este es un número muy pequeño. El número del que estás tratando de hablar es (creo):

que es un punto decimal seguido de 9 de googol. Y sí, este tiempo c es muy rápido.

Publicado originalmente por serpicojr

Solo digo que 0.9999 ^ googol no significa lo que crees que significa. Significa 0,9999 veces sí mismo googol veces, y este es un número muy pequeño. El número del que estás tratando de hablar es (creo):

que es un punto decimal seguido de 9 de googol. Y sí, este tiempo c es muy rápido.

si dejaras el universo, ¿no te convertirías en un universo en tu totalidad? solo uno realmente pequeño. si fueras capaz de hacer que algo fuera más rápido, entonces la velocidad de la luz para superar al universo en su expansión, tendrás que tener un poder enormus similar. : |

Publicado originalmente por medlakeguy Publicado originalmente por serpicojr Publicado originalmente por medlakeguy Publicado originalmente por medlakeguy

Si la luz no puede escapar porque tiene que seguir la curvatura del espacio, entonces no hay velocidad de escape de la que hablar.

Sin embargo, como humanos en una nave espacial, no tendríamos que seguir la curvatura, sino movernos en línea recta. Entonces, cuando llegamos al borde de la BB y llegamos a ella en línea recta, nos 'chocamos'.
¡Golpeamos la pared del 'nada' !. Jaja.
Bueno, ahora que lo pienso, no es gracioso.
Somos prisioneros del BB.

Publicado originalmente por Cosmo Publicado originalmente por medlakeguy

Si la luz no puede escapar porque tiene que seguir la curvatura del espacio, entonces no hay velocidad de escape de la que hablar.

Sin embargo, como humanos en una nave espacial, no tendríamos que seguir la curvatura, sino movernos en línea recta. Entonces, cuando llegamos al borde de la BB y llegamos a ella en línea recta, nos 'chocamos'.
¡Golpeamos la pared del 'nada' !. Jaja.
Bueno, ahora que lo pienso, no es gracioso.
Somos prisioneros del BB.

tal vez la luz, al no tener masa, no posee suficiente energía cinética para escapar del universo?

no hay muro al final del universo,
Si el espacio está cerrado, puede viajar en línea recta y terminar de regreso donde comenzó.

si hay un multiverso 4d, entonces, en un sentido muy real, ya estamos en el borde del universo. raro eh?

Publicado originalmente por serpicojr Publicado originalmente por SuperNatendo Publicado originalmente por medlakeguy Publicado originalmente por serpicojr Publicado originalmente por medlakeguy Publicado originalmente por medlakeguy

De acuerdo, creo que veo dónde surge la confusión. Siempre puede sumergir el espacio curvo en el espacio euclidiano (plano), y para alguien que viva en ese espacio euclidiano, las líneas rectas del espacio curvo sí parecen curvas. Pero esto no se debe a que las líneas sean realmente curvas, esto se debe solo a la distorsión de mirar el espacio curvo en un espacio plano.

Ahora creo que esto es lo que estás imaginando cuando hablas de un observador externo que ve líneas rectas en un espacio curvo como si fueran curvas. Pero esto solo tiene sentido en el marco abstracto que propongo anteriormente. En la realidad física, esto no tiene sentido, a menos que creas que el universo es una variedad inmersa en un espacio euclidiano dimensional más grande en el que puedes caminar y ver el universo por su yo curvo.

Lo que estoy diciendo, entonces, es que no hay un punto de vista exterior distinguido desde el cual se pueda ver el universo. Estás atrapado en eso. Y la perspectiva que tienes como observador en y del universo es la única que importa. Una línea recta, un camino que minimiza la distancia, un camino que sigue la curvatura del espacio, todo esto es lo mismo. Y no puedes ir a ningún lado y ver estas cosas como algo más que líneas rectas.

Publicado originalmente por medlakeguy

Bien, supongamos que el universo está contenido en una cosa de dimensiones superiores, y supongamos que queremos salir del universo y entrar en esta cosa. Si vamos a intentar hacer esto yendo muy rápido en línea recta, la única forma en que esto es posible es si el universo tiene un límite (topológico) en esta cosa y si algún punto en dicho límite está a una distancia finita de en algún lugar (en cualquier lugar) del universo. Entonces, literalmente, puede chocar contra la pared en el borde del universo (suponiendo que pueda llegar allí).

En el escenario de límites sin límites o de distancia infinita es correcto, entonces ninguna cantidad de ir recto o rápido lo alejará de la curva del universo. Cualquier dirección en la que pueda pensar para ir corresponde a una línea recta, y seguir recto necesariamente significa moverse a lo largo de esta línea recta. Si esta línea no llega a un límite a una distancia finita, estás atrapado acelerando alrededor del universo.


¿Cuál es la velocidad de M31?

Una nota de tu profesor de astronomía.
Imagen de Galex de M31.
(Crédito: NASA / JPL-Caltech)

Entras en la clase de astronomía un día y encuentras la siguiente pregunta en la pizarra: "¿Cuál es la velocidad radial de la galaxia M31 con respecto a nuestra galaxia?" Ya había aprendido que la velocidad radial significa la velocidad en línea recta hacia o lejos de algo, por lo que el desafío es averiguar qué tan rápido M31, también conocida como la galaxia de Andrómeda, se mueve hacia o lejos de nuestra galaxia de origen, la Milky Camino. Una vez que todos estén en clase, su profesor dice que la primera persona que resuelva esta pregunta utilizando experimentos y datos astronómicos (en lugar de buscar la respuesta en Internet o en un libro) será eximida de los exámenes durante el resto del año.

Su profesor le dice que los recursos que puede utilizar incluyen el equipo de introducción a la astronomía de la Universidad (por ejemplo, un telescopio óptico), así como los datos astronómicos disponibles en forma impresa y en línea. Utilice su conocimiento de las leyes de la física para seleccionar un experimento que le ayudará a encontrar la respuesta.

Cuéntame más sobre M31

Inmediatamente piensa en tres enfoques posibles:

  1. Utilice una curva de luz de M31 y la relación 1 / r 2 para determinar la distancia de M31. Cree que si la distancia a M31 cambia con el tiempo, podría usar 1 / r 2 en dos momentos diferentes para determinar el cambio en la distancia. A partir de esa distancia cambiante y el intervalo de tiempo entre esas mediciones, puede determinar la velocidad.
  2. Utilice un espectro de M31 y el desplazamiento Doppler de las líneas de emisión. Recuerda haber aprendido que la longitud de onda observada de las líneas de emisión se desplaza cuando la fuente se mueve con respecto al observador, por lo que tal vez pueda usar esto para medir la velocidad de M31.
  3. Usa la ley de Hubble. Aprendiste sobre la Ley de Hubble antes en la clase de astronomía, que establece que todas las galaxias se están alejando unas de otras, y cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja. Piensas que quizás puedas usar esta ley para determinar la velocidad de M31.

Al menos uno de los métodos anteriores le dará la respuesta correcta. Cual quieres probar?

Regrese y elija un problema diferente para resolver


Esta es la única simetría que el universo nunca debe violar

Una configuración del sistema utilizado por la colaboración BaBar para sondear la violación de la simetría de inversión de tiempo. [+] directamente. Se creó la partícula ϒ (4s), se desintegra en dos mesones (que pueden ser una combinación B / anti-B), y luego ambos mesones B y anti-B se desintegrarán. Si las leyes de la física no son invariantes en el tiempo, las diferentes desintegraciones en un orden específico exhibirán propiedades diferentes. Esto se confirmó en 2012 por primera vez: la primera violación directa de la simetría T.

El objetivo final de la física es describir con precisión, con la mayor precisión posible, exactamente cómo se comportará cada sistema físico que pueda existir en nuestro Universo. Las leyes de la física deben aplicarse universalmente: las mismas reglas deben funcionar para todas las partículas y campos en todas las ubicaciones en todo momento. Deben ser lo suficientemente buenos para que, independientemente de las condiciones que existan o de los experimentos que realicemos, nuestras predicciones teóricas coincidan con los resultados medidos.

Las teorías físicas más exitosas de todas son las teorías de campo cuántico que describen cada una de las interacciones fundamentales que ocurren entre partículas, junto con la Relatividad General, que describe el espacio-tiempo y la gravitación. Y, sin embargo, hay una simetría fundamental que se aplica no solo a todas estas leyes físicas, sino a todos los fenómenos físicos: la simetría CPT. Y durante casi 70 años, hemos conocido el teorema que nos prohíbe violarlo.

Hay muchas letras del alfabeto que exhiben simetrías particulares. Tenga en cuenta que el archivo capital. [+] las letras que se muestran aquí tienen una y solo una línea de simetría las letras como "I" u "O" tienen más de una. Se ha verificado que esta simetría 'espejo', conocida como paridad (o simetría P), es válida para todas las interacciones fuertes, electromagnéticas y gravitacionales dondequiera que se prueben. Sin embargo, las interacciones débiles ofrecían la posibilidad de una violación de la paridad. El descubrimiento y la confirmación de esto valieron el premio Nobel de Física de 1957.

Para la mayoría de nosotros, cuando escuchamos la palabra simetría, pensamos en reflejar las cosas en un espejo. Algunas de las letras de nuestro alfabeto exhiben este tipo de simetría: "A" y "T" son simétricas verticalmente, mientras que "B" y "E" son simétricas horizontalmente. La "O" es simétrica con respecto a cualquier línea que dibuje, así como la simetría rotacional: no importa cómo la gire, su apariencia no cambia.

Pero también hay otros tipos de simetría. Si tiene una línea horizontal y se desplaza horizontalmente, sigue siendo la misma línea horizontal: eso es simetría de traslación. Si está dentro de un vagón de tren y los experimentos que realiza dan el mismo resultado, ya sea que el tren esté en reposo o se mueva rápidamente por la vía, eso es una simetría bajo aumentos (o transformaciones de velocidad). Algunas simetrías siempre se mantienen bajo nuestras leyes físicas, mientras que otras solo son válidas mientras se cumplan ciertas condiciones.

Diferentes marcos de referencia, incluidas diferentes posiciones y movimientos, verían diferentes leyes. [+] de la física (y no estaría de acuerdo con la realidad) si una teoría no es relativista invariante. El hecho de que tengamos una simetría en los 'aumentos' o transformaciones de velocidad, nos dice que tenemos una cantidad conservada: el momento lineal. El hecho de que una teoría sea invariante bajo cualquier tipo de transformación de coordenadas o velocidad se conoce como invariancia de Lorentz, y cualquier simetría invariante de Lorentz conserva la simetría CPT. Sin embargo, C, P y T (así como las combinaciones CP, CT y PT) pueden violarse individualmente.

Usuario de Wikimedia Commons Krea

Si queremos bajar a un nivel fundamental y considerar las partículas indivisibles más pequeñas que componen todo lo que conocemos en nuestro Universo, veremos las partículas del Modelo Estándar. Compuestos por fermiones (quarks y leptones) y bosones (gluones, fotones, bosones W-y-Z y el Higgs), estos comprenden todas las partículas que conocemos que componen la materia y la radiación que hemos realizado experimentos directamente. en el Universo.

Podemos calcular las fuerzas entre cualquier partícula en cualquier configuración y determinar cómo se moverán, interactuarán y evolucionarán con el tiempo. Podemos observar cómo se comportan las partículas de materia en las mismas condiciones que las partículas de antimateria y determinar dónde son idénticas y dónde son diferentes. Podemos realizar experimentos que son la contraparte de la imagen especular de otros experimentos y anotar los resultados. Los tres prueban la validez de varias simetrías.

Las partículas y antipartículas del Modelo Estándar obedecen a todo tipo de leyes de conservación, pero ahí. [+] son ​​ligeras diferencias entre el comportamiento de ciertos pares de partículas / antipartículas que pueden ser indicios del origen de la bariogénesis. Los quarks y leptones son ejemplos de fermiones, mientras que los bosones (fila inferior) median fuerzas y surgen como consecuencia del origen de la masa.

E. Siegel / Más allá de la galaxia

En física, estas tres simetrías fundamentales tienen nombres.

  1. Carga de conjugación (C): esta simetría implica reemplazar cada partícula en su sistema con su contraparte de antimateria. Se llama conjugación de carga porque cada partícula cargada tiene una carga opuesta (como carga eléctrica o de color) para su antipartícula correspondiente.
  2. Paridad (p): esta simetría implica reemplazar cada partícula, interacción y desintegración con su contraparte de imagen especular.
  3. Simetría de inversión de tiempo (T): esta simetría exige que las leyes de la física que afectan las interacciones de las partículas se comporten exactamente de la misma manera, ya sea que avance o retroceda en el tiempo.

La mayoría de las fuerzas e interacciones a las que estamos acostumbrados obedecen cada una de estas tres simetrías de forma independiente. Si lanzaras una bola al campo gravitacional de la Tierra y tuviera una forma parecida a una parábola, no importaría si reemplazaras las partículas con antipartículas (C), no importaría si reflejaras tu parábola en un espejo o no (P), y no importaría si hiciera avanzar el reloj hacia adelante o hacia atrás (T), siempre y cuando ignorara aspectos como la resistencia del aire y cualquier colisión (inelástica) con el suelo.

La naturaleza no es simétrica entre partículas / antipartículas o entre imágenes especulares de partículas, o. [+] ambos, combinados. Antes de la detección de neutrinos, que claramente violan las simetrías especulares, las partículas en descomposición débil ofrecían el único camino potencial para identificar violaciones de la simetría P.

E. Siegel / Beyond The Galaxy

But individual particles don't obey all of these. Some particles are fundamentally different than their antiparticles, violating C-symmetry. Neutrinos are always observed in motion and close to the speed of light. If you point your left thumb in the direction that they move, they always "spin" in the direction that your fingers on your left hand curl in around the neutrino, while antineutrinos are always "right-handed" in the same way.

Some decays violate parity. If you have an unstable particle that spins in one direction and then decays, its decay products can be either aligned or anti-aligned with the spin. If the unstable particle exhibits a preferred directionality to its decay, then the mirror image decay will exhibit the opposite directionality, violating P-symmetry. If you replace the particles in the mirror with antiparticles, you're testing the combination of these two symmetries: CP-symmetry.

A normal meson spins counterclockwise about its North Pole and then decays with an electron being . [+] emitted along the direction of the North Pole. Applying C-symmetry replaces the particles with antiparticles, which means we should have an antimeson spinning counterclockwise about its North Pole decay by emitting a positron in the North direction. Similarly, P-symmetry flips what we see in a mirror. If particles and antiparticles do not behave exactly the same under C, P, or CP symmetries, that symmetry is said to be violated. Thus far, only the weak interaction violates any of the three, but its possible that there are violations in other sectors below our current thresholds.

E. Siegel / Beyond The Galaxy

In the 1950s and 1960s, a series of experiments were performed that tested each of these symmetries and how well they performed under the gravitational, electromagnetic, strong and weak nuclear forces. Perhaps surprisingly, the weak interactions violated C, P, and T symmetries individually, as well as combinations of any two of them (CP, PT, and CT).

But all of the fundamental interactions, every single one, always obeys the combination of all three of these symmetries: CPT symmetry. CPT symmetry says that any physical system made of particles that moves forwards in time will obey the same laws as the identical physical system made of antiparticles, reflected in a mirror, that moves backwards in time. It's an observed, exact symmetry of nature at the fundamental level, and it should hold for all physical phenomena, even ones we have yet to discover.

The most stringest tests of CPT invariance have been performed on meson, lepton, and baryon-like . [+] particles. From these different channels, the CPT symmetry has been shown to be a good symmetry to precisions of better than 1-part-in-10-billion in all of them, with the meson channel reaching precisions of nearly 1 part in 10^18.

Gerald Gabrielse / Gabrielse Research Group

On the experimental front, particle physics experiments have been operating for decades to search for violations of CPT symmetry. To significantly better precisions than 1-part-in-a-billion, CPT is observed to be a good symmetry in meson (quark-antiquark), baryon (proton-antiproton), and lepton (electron-positron) systems. Not a single experiment has ever observed an inconsistency with CPT symmetry, and that's a good thing for the Standard Model.

It's also an important consideration from a theoretical perspective, because there's a CPT theorem that demands that this combination of symmetries, applied together, must not be violated. Although it was first proven in 1951 by Julian Schwinger, there are many fascinating consequences that arise because of the fact that CPT symmetry must be conserved in our Universe.

We can imagine that there's a mirror Universe to ours where the same rules apply. If the big red . [+] particle pictured above is a particle with an orientation with its momentum in one direction, and it decays (white indicators) through either the strong, electromagnetic, or weak interactions, producing 'daughter' particles when they do, that is the same as the mirror process of its antiparticle with its momentum reversed (i.e., moving backwards in time). If the mirror reflection under all three (C, P, and T) symmetries behaves the same as the particle in our Universe, then CPT symmetry is conserved.

The first is that our Universe as we know it would be indistinguishable from a specific incarnation of an anti-Universe. If you were to change:

  • the position of every particle to a position that corresponded to a reflection through a point (P reversal),
  • each and every particle replaced by their antimatter counterpart (C reversal),
  • and the momentum of each particle reversed, with the same magnitude and opposite direction, from its present value (T reversal),

then that anti-Universe would evolve according to exactly the same physical laws as our own Universe.

Another consequence is that if the combination of CPT holds, then every violation of one of them (C, P, or T) must correspond to an equivalent violation of the other two combined (PT, CT, or CP, respectively) in order to conserve the combination of CPT. It's why we knew that T-violation needed to occur in certain systems decades before we were capable of measuring it directly, because CP violation demanded it be so.

In the Standard Model, the neutron's electric dipole moment is predicted to be a factor of ten . [+] billion larger than our observational limits show. The only explanation is that somehow, something beyond the Standard Model is protecting this CP symmetry in the strong interactions. If C is violated, so is PT if P is violated, so is CT if T is violated, so is CP.

public domain work from Andreas Knecht

But the most profound consequence of the CPT theorem is also a very deep connection between relativity and quantum physics: Lorentz invariance. If the CPT symmetry is a good symmetry, then the Lorentz symmetry — which states that the laws of physics stay the same for observers in all inertial (non-accelerating) reference frames — must also be a good symmetry. If you violate the CPT symmetry, then the Lorentz symmetry is also broken.

Breaking Lorentz symmetry might be fashionable in certain areas of theoretical physics, particularly in certain quantum gravity approaches, but the experimental constraints on this are extraordinarily strong. There have been many experimental searches for violations of Lorentz invariance for over 100 years, and the results are overwhelmingly negative and robust. If the laws of physics are the same for all observers, then CPT must be a good symmetry.

Quantum gravity tries to combine Einstein’s General theory of Relativity with quantum mechanics. . [+] Quantum corrections to classical gravity are visualized as loop diagrams, as the one shown here in white. If you extend the Standard Model to include gravity, the symmetry that describes CPT (the Lorentz symmetry) may become only an approximate symmetry, allowing for violations. Thus far, however, no such experimental violations have been observed.

SLAC National Accelerator Lab

In physics, we have to be willing to challenge our assumptions, and to probe all possibilities, no matter how unlikely they seem. But our default should be that the laws of physics that have stood up to every experimental test, that compose a self-consistent theoretical framework, and that accurately describe our reality, are indeed correct until proven otherwise. In this case, it means that the laws of physics are the same everywhere and for all observers until proven otherwise.

Sometimes, particles behave differently than antiparticles, and that's okay. Sometimes, physical systems behave differently than their mirror-image reflections, and that's also okay. And sometimes, physical systems behave differently depending on whether the clock runs forwards or backwards. But particles moving forwards in time must behave the same as antiparticles reflected in a mirror moving backwards in time that's a consequence of the CPT theorem. That's the one symmetry, as long as the physical laws that we know of are correct, that must never be broken.


In galactic astronomy, peculiar motion refers to the motion of an object (usually a star) relative to a Galactic rest frame.

Local objects are commonly examined as to their vectors of position angle and radial velocity. These can be combined through vector addition to state the object's motion relative to the Sun. Velocities for local objects are sometimes reported with respect to the local standard of rest (LSR) – the average local motion of material in the galaxy – instead of the Sun's rest frame. Translating between the LSR and heliocentric rest frames requires the calculation of the Sun's peculiar velocity in the LSR. [1]

In physical cosmology, peculiar velocity refers to the components of a galaxy's velocity that deviate from the Hubble flow. According to Hubble's Law, galaxies recede from us at speeds proportional to their distance from us.

Galaxies are not distributed evenly throughout observable space, but are typically found in groups or clusters, where they have a significant gravitational effect one on another. Velocity dispersions of galaxies arising from this gravitational attraction are usually in the hundreds of kilometers per second, but they can rise to over 1000 km/s in rich clusters. [2] This velocity can alter the recessional velocity that would be expected from the Hubble flow and affect the observed redshift of objects via the relativistic Doppler effect. The Doppler redshift due to peculiar velocities is

for low velocities (small redshifts). This combines with the redshift from the Hubble flow and the redshift from our own motion z ⊙ > to give the observed redshift [3]

(There may also be a gravitational redshift to consider. [3] )

The radial velocity of a cosmologically "close" object can be approximated by

with contributions from both the Hubble flow and peculiar velocity terms, where H 0 > is the Hubble constant and d is the distance to the object.

Redshift-space distortions can cause the spatial distributions of cosmological objects to appear elongated or flattened out, depending on the cause of the peculiar velocities. [4] Elongation, sometimes referred to as the "Fingers of God" effect, is caused by random thermal motion of objects however, correlated peculiar velocities from gravitational infall are the cause of a flattening effect. [5] The main consequence is that, in determining the distance of a single galaxy, a possible error must be assumed. This error becomes smaller as distance increases. For example, in surveys of type Ia supernovae, peculiar velocities have a significant influence on measurements out to redshifts around 0.5, leading to errors of several percent when calculating cosmological parameters. [3] [6]

Peculiar velocities can also contain useful information about the universe. The connection between correlated peculiar velocities and mass distribution has been suggested as a tool for determining constraints for cosmological parameters using peculiar velocity surveys. [7] [8]


What would it take to falsify the "big bang" model of cosmology?

A model tweaked doesn't mean that it was falsified and that's why it was tweaked. Please understand that. Cheating =/= tweaking.

Arp's observations are not valid now. His observations have been refuted by modern observations. So, I guess, we should come back to the main question. The title of this thread is, "What would it take to falsify the big bang model of cosmology?" Well, it would take many things. Like, the CMB has to be falsified. Or, it has to be defined by another model. Well, as we haven't got enough evidence yet, the Big Bang Theory is the most reliable model, till now.

Helio

This is an important question and often misunderstood.

If a "theory" is introduced that presents no means, even in principle, in testing the theory objectively (measurements by many), then by definition, it is definitely no a scientific theory. This is a hard rule that separates science from philosophy and religion, which must rely on subjective viewpoints. Science includes subjectivity since ideas and reasons must be drawn from the objectivity needed to create the theory. But a key tenet in science when it comes to theories and hypotheses is the requirement for falsifiability.

BBT is no exception. Indeed, the reason it is now mainstream is because of all the tests that it has passed. The ultimate test of its veracity is found in all the predictions that came from the requirements for the CMBR. The Lyman-alpha forest test was another.

Prior to the BBT was the Static Theory for the universe, which held it was simply assumed to be infinite in both size and time. Einstein mocked Lemaitre's introduction of his BBT. [Lemaitre called it the "Primeval Atom" since it began out of a something incredibly tiny, but never out of nothing.]

I like humor especially from great scientists. When Einstein was informed that 100 German scientists and other PhDs wrote a letter decrying his GR theory, his response was something like, "Why 100 when only 1 is needed?" Brilliant example of how real science works. Ultimately it's not about any consensus, especially by those with social or political agendas.

Two adjacent galaxies that have very dissimilar redshifts would be hard evidence that something is amiss with the redshift being used as a tool for determining velocity. If two galaxies appear to be adjacent but aren't, then such a claim would be false. If they have what appears to be a connecting tail, then they only appear more likely than the y otherwise would. There is extraordinary evidence that redshift does indicate velocity (or, more appropriately cosmological expansion since even police radar reveals normal velocity relationship with redshift).

But, likewise, it will now take extraordinary evidence to match the extraordinary claim that two galaxies exist adjacent to one another but with significantly different redshifts. This evidence, as far as I know and I'm not an astronomer, doesn't exist.

Consider how so many double stars are noted but, today, they are better established to be either binaries or separated by great distance. Appearances can be very deceiving.

Indeed, this has already happened. When Hubble found his Cepheid variable in Andromeda, it was used to calculate the age of the universe, which was something like 2 billion years. But this age quickly became a problem when geologists determine the age of Earth be be greater than 3.5 billion years. The Earth and stars were found to be older than the universe. No small contradiction.

Hubble, however, chose the dimmer type II Cepheids for his model and thus greatly underestimated the distance to Andromeda. Once this was corrected, suddenly the universe was older than Earth. This is how science works - it is always self-correcting as it is always about how things work, never "why".

No. There's a big difference between tweaking and something "ad hoc". It must improve a theory objectively, not subjectively. Tycho's model for our solar system was so "ad hoc" that most scientists simply ignored it when the Ptolemy model got blown out of the water by Galileo's objective discoveries.

Copernicus was favored, even by the Church eventually, because it did something all grand theories must do. demonstrate unification. His explanation for retrograde, Kepler's math that showed more distant planets travelled slower around a very massive object, etc. brought a unification that was far more reasonable to those exercising reason.