La armonía del universo



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El Observatorio Espacial Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA) capturó el universo temprano, la radiación de fondo de microondas emitida cuando el cosmos tenía alrededor de 380.000 años.
El Observatorio Espacial Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA) capturó el universo temprano, la radiación de fondo de microondas emitida cuando el cosmos tenía alrededor de 380.000 años.

Empecemos por el final y usemos jerga matemática. Corolario: la mejor manera de comprender cómo se formó y evolucionó el universo es estudiar física y música. Conclusión: toda la evolución del universo está escrita en la melodía armónica de la radiación cósmica de fondo, «sólo» es necesario saber transcribirlo en una partitura para entender el cosmos. Ahora para los detalles.

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Cual es sonar? El sonido es una vibración que viaja como una onda (acústica) a través de un medio. Se puede crear haciendo vibrar la cuerda de un instrumento musical, por ejemplo un violín, que transfiere el movimiento oscilatorio de sus cuerdas a las moléculas de aire, la onda viaja a nuestros oídos, donde hace vibrar nuestro tímpano, lo que provoca una señal nerviosa. y, finalmente, nuestro cerebro interpreta esa señal. La cuerda puede vibrar con lo que se conoce como su frecuencia fundamental, es decir, el centro de la cuerda se mueve hacia adelante y hacia atrás con los extremos fijos. La cuerda puede vibrar de manera diferente, por ejemplo con el centro fijo, además de los extremos, y los 2 puntos de la cuerda colocados a una distancia de un cuarto de la longitud de la cuerda en movimiento periódico. Es lo que se conoce como armónicoEl segundo, para ser precisos, el primero fue lo que llamamos frecuencia fundamental. Hay infinitos armónicos, solo tenemos que dividir la cuerda en 3 partes iguales, 4, 5, … N partes, y crear una vibración que deje N-1 puntos fijos mientras los otros puntos de la cuerda se mueven hacia arriba y hacia abajo, N de ellos alcanzan las distancias máximas desde la posición de reposo.

Cual es música? La frecuencia fundamental de la cuerda de nuestro violín corresponde a una nota musical. El segundo armónico es una nota diferente, separada por uno octavo. El tercer armónico es otro, un quinto por encima del anterior, el cuarto es otra octava, y así sucesivamente. Con diferentes cuerdas y diferentes formas de vibración, puedes crear todas las notas musicales que te vienen a la mente. Lo normal, eso sí, es que una cuerda de violín no vibre siguiendo un solo armónico perfecto, es difícil obtener esa pureza de movimiento, pero se combinan distintas, cada una con diferente intensidad. La combinación de armónicos es algo que distingue unos instrumentos de otros, o unas voces de otros, es lo que se llama timbre.

¿Cómo se construye un? melodía? Cada cuerda con su conjunto de armónicos, cada instrumento con su timbre e intensidad, algunos suenan más altos y otros más bajos, se pueden combinar para formar un conjunto ordenado de sonidos musicales. Ese conjunto acaba teniendo una entidad propia, un significado y provoca una sensación agradable al oyente (y subjetivamente lo «entiende»).

El universo está lleno de fotones desde sus orígenes, cuando solo tenía 370.000 años (equivalente al primer día de vida para una persona que llega a los 100), que han sobrevivido hasta el día de hoy y han sido testigos de todo lo sucedido.

¿Qué tiene esto que ver con el universo? El universo está lleno de fotones desde sus orígenes, cuando solo tenía 370.000 años (equivalente al primer día de vida para una persona que llega a los 100), que han sobrevivido hasta el día de hoy y han sido testigos de todo lo sucedido. es como se llama? fondo cósmico de microondas, CMB, y su descubrimiento fue el primer gran respaldo de la teoría del Big Bang. Esta radiación fue creada por el propio universo, que se comporta como cualquier otro objeto, emitiendo fotones con características (número, frecuencias, intensidad) que dependen de la temperatura. Cuando el universo creó esa radiación, estaba alrededor de los 3000 grados. Hoy, debido a la expansión del espacio-tiempo, el universo se ha enfriado, tanto que la temperatura que medimos estudiando esta radiación cósmica de fondo es de 2.7255 grados Kelvin, equivalente a -270.4245 grados Celsius, mejor coge una rebeca pequeña. para cruzar el espacio!

Y aquí aparece la música del cosmos. De manera similar a cómo el sonido de una cuerda de violín se puede dividir en armónicos lineales, cada uno con una intensidad específica, la distribución de temperatura del fondo cósmico de microondas en el cielo sigue un patrón (complicado, no lo negamos) y se puede dividir en armónicos esféricos. En física solemos llamar a estos momentos armónicos multipolares, son muy utilizados, ya que mecánica cuántica hasta el estudio de gravedad planetaria, y los representamos con la letra l (con un carácter caligráfico muy Rubio), que asume valores enteros entre 0 e infinito. El valor l = 0 es equivalente a una constante: como primera aproximación, el valor de la temperatura del universo hoy es 2.7255 K, mire donde mire. El valor l = 1 equivale a un cielo dividido en 2 con una simetría en alguna dirección, y de hecho el CMB muestra una temperatura ligeramente más cálida, ¡diez milésimas de grado! Hacia una orientación y más fría en la dirección opuesta.

Al estudiar todos los momentos multipolares y construir un espectro de potencia, que es un estudio de las intensidades de todos los armónicos existentes en el fondo cósmico de microondas, se puede hacer lo que se conoce como cosmología de precisión.

Para estudiar todos los momentos multipolares y construir un espectro de potencia, que es un estudio de las intensidades de todos los armónicos existentes en el fondo cósmico de microondas, lo que se conoce como cosmología de precisión. Hasta la fecha hemos podido conocer la distribución espacial en el cielo (de hecho, sería, por tanto, angular) de la temperatura del CMB con una precisión del orden de decenas de microgrados Kelvin y también momentos multipolares del orden de l = 2500 espectacular! Más importante aún, esta distribución se puede adaptar a un modelo cosmológico que incluye parámetros medibles como la velocidad a la que se expande el universo, su edad, la cantidad de materia oscura presente, la cantidad de energía oscura y sus propiedades. Cuando se creó el fondo cósmico de microondas, la velocidad a la que se mueve el Sol en relación con todo el universo, o cómo era el universo antes de que se formara el CMB o incluso más allá de nuestro universo observable, la geometría en sí es topología del universo. Con todos estos parámetros reproducimos el espectro de potencia de una forma sumamente meticulosa.

Concluimos ahora: el CMB es la melodía perfecta del universo, lo tiene todo, alcanza el mayor grado de información gracias a su timbre original y a la distorsión que ha sufrido a lo largo de la historia del universo, influenciada por todo lo que ha existido. . Su puntaje es el espectro de poderes construido mediante el estudio de sus armónicos esféricos. Basta con tener potentes telescopios para transcribir la partitura y modelos físicos del universo para interpretarlo. Entonces todo lo que queda es disfrutar de la música proporcionada por el conocimiento del cosmos.

Pablo G. Pérez González Es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial (CAB / CSIC-INTA)

Vacío cósmico Es una sección donde nuestro conocimiento del universo se presenta cualitativa y cuantitativamente. Tiene como objetivo explicar la importancia de comprender el cosmos no solo desde un punto de vista científico sino también desde un punto de vista filosófico, social y económico. El nombre «vacío cósmico» se refiere al hecho de que el universo está y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, aunque paradójicamente hay quintillones de átomos por metro cúbico en nuestro entorno. , que nos invita a reflexionar sobre nuestra existencia y la presencia de la vida en el universo. La sección consta de Pablo G. Pérez González, investigadora del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, Catedrático de la Universidad Complutense de Madrid (UCM); sí Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología

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