Ejercicio 1
Investigar el modelo estándar Lambda-CDM y sintetizar la información en un organizador gráfico o infografía, incluyendo aplicaciones, descubrimientos o una línea de tiempo de los avances tecnológicos aplicados a la gravedad y la materia oscura.
Parte 1.a
¿Qué es el modelo Lambda-CDM?
- El nombre combina dos ingredientes: la constante cosmológica \Lambda (energía oscura) y la materia fría en reposo (Cold Dark Matter, CDM).
- Es el modelo estándar del universo en expansión: describe un universo homogéneo e isotrópico que evoluciona según la relatividad general de Einstein.
- Composición energética actual, según datos del satélite Planck (2018):
- Energía oscura (\Lambda): \approx 68\,\%
- Materia oscura fría: \approx 27\,\%
- Materia ordinaria (bariónica): \approx 5\,\%
- Predicciones exitosas: expansión acelerada, formación de estructuras (galaxias y cúmulos), anisotropías del Fondo Cósmico de Microondas (FCM).
- Ecuación de Friedmann que lo rige: \left(\frac{\dot a}{a}\right)^2 = H^2 = \frac{8\pi G}{3}\rho - \frac{k c^2}{a^2} + \frac{\Lambda c^2}{3}
Parte 1.b
Aplicaciones y descubrimientos (línea de tiempo de la infografía)
| Año | Avance / tecnología | Aporte a la gravedad y la materia oscura |
|---|---|---|
| 1915 | Relatividad general (Einstein) | Nueva descripción de la gravedad como curvatura del espacio-tiempo |
| 1919 | Expedición de Eddington (eclipse) | Confirma la deflexión de la luz por la gravedad: \delta = \dfrac{4GM}{c^{2}R} |
| 1933 | Cuadrícula de Zwicky (cúmulo de Coma) | Detecta masa "faltante": nace el concepto de materia oscura |
| 1964 | Antena de Penzias y Wilson | Descubre el FCM, evidencia del Big Bang |
| 1970 | Curvas de rotación de V. Rubin | Las galaxias giran demasiado rápido: más evidencia de materia oscura |
| 1998 | Supernovas Ia (equipo Perlmutter) | El universo se expande de forma acelerada: se adopta \Lambda |
| 2001 | Satélite WMAP | Mapea las anisotropías del FCM con precisión |
| 2004 | Gravity Probe B | Mide el arrastre de marcos de inercia, confirma la relatividad general |
| 2015 | Interferómetro LIGO | Detecta ondas gravitatorias: nueva "ventana" para observar la gravedad |
| 2018 | Satélite Planck | Parámetros precisos del modelo \LambdaCDM |
| 2024 | Encuesta DESI | Sugerencias de energía oscura dinámica; se prueba el modelo |
Parte 1.c
Estructura de la infografía (modelo de la página)
- TITULAR: «El universo invisible: \LambdaCDM, gravedad y materia oscura».
- ENCABEZADO: pregunta guía: ¿De qué está hecho el 95 % del universo?
- CUADRO ESTADÍSTICO: 68 % energía oscura, 27 % materia oscura, 5 % materia ordinaria (gráfico circular).
- GRÁFICO: curva de expansión del universo (escala factor a vs. tiempo t) o curva de rotación galáctica observada vs. predicha sin materia oscura.
- TEXTO: definición de \Lambda y CDM; por qué la materia oscura no emite luz.
- IMAGEN CENTRAL / PRIMER PLANO: esquema del universo: red de materia oscura (cosmic web) con galaxias incrustadas.
- LÍNEA DE TIEMPO: la tabla del literal 1.b.
- FUENTE y CRÉDITOS: NASA/ESA-Planck, ESO, LIGO-Virgo; autor y fecha.
Parte 1.d
Aplicaciones tecnológicas actuales
- Lentes gravitacionales: cartografían la materia oscura de los cúmulos.
- LIGO/Virgo/KAGRA: ondas gravitatorias para estudiar agujeros negros y neutrones.
- Satélites WMAP y Planck: parámetros cosmológicos precisos.
- Simulaciones numéricas (por ejemplo Millennium): predicen cómo crece la estructura cósmica.
Respuesta
Infografía \LambdaCDM elaborada con titular, cuadro estadístico (68 % / 27 % / 5 %), gráfico de expansión, texto explicativo, imagen central y línea de tiempo de 1915 a 2024, citando fuentes.
