Ejercicio 1
Investigo sobre el modelo estándar Lambda-CDM, sintetizo la información mediante un organizador gráfico o una infografía. Establezco aplicaciones, descubrimientos y/o una línea de tiempo de los avances tecnológicos aplicados para la explicación de la gravedad y la materia oscura.
Parte 1.a
Investigación sobre el modelo Lambda-CDM
- El modelo Lambda-CDM (\LambdaCDM) es el modelo estándar de cosmología: describe el universo como homogéneo e isotrópico a gran escala y en expansión acelerada.
- \Lambda (Lambda) representa la energía oscura, de naturaleza desconocida, que actúa como una fuerza repulsiva y provoca la aceleración de la expansión; se asocia a la constante cosmológica de Einstein (1917).
- CDM significa Cold Dark Matter (materia oscura fría): partículas no luminosas, no bariónicas, de movimiento lento (no relativista) que solo interactúan gravitacionalmente.
- Composición energética del universo según datos del satélite Planck (2018):
- Energía oscura: \approx 68{,}3\,\%
- Materia oscura: \approx 26{,}8\,\%
- Materia ordinaria (bariónica): \approx 4{,}9\,\%
- Verificación: 68{,}3 + 26{,}8 + 4{,}9 = 100{,}0\,\%.
- Parámetros clave: constante de Hubble H_0 \approx 67{,}4 \, \text{km} \, \text{s}^{-1} \, \text{Mpc}^{-1}, densidad crítica \rho_c = \dfrac{3H_0^{2}}{8\pi G} y parámetro de densidad total \Omega_{tot} \approx 1 (universo plano).
- Evidencias que lo sustentan: radiación cósmica de fondo (CMB), líneas de emisión de galaxias (corrimiento al rojo), curvatura de la luz por lentes gravitacionales, lentitud de rotación de galaxias y la aceleración de la expansión (supernovas Ia de 1998).
Parte 1.b
Plantilla de infografía completada
| Sección de la plantilla | Contenido propuesto |
|---|---|
| TITULAR | Lambda-CDM: el mapa del universo |
| ENCABEZADO | ¿Qué es el modelo estándar de la cosmología? |
| CUADRO ESTADÍSTICO | Energía oscura 68,3 %; materia oscura 26,8 %; materia ordinaria 4,9 % |
| GRÁFICO | Diagrama de sectores con la composición del universo (tabla anterior) |
| TEXTO 1 | \Lambda = energía oscura que acelera la expansión |
| TEXTO 2 | CDM = materia oscura fría, solo gravitacional |
| IMAGEN CENTRAL | Representación de la red cósmica de materia oscura |
| PRIMER PLANO | Detalle del satélite Planck o del telescopio Event Horizon |
| LÍNEA DE TIEMPO | Avances tecnológicos (ver línea de tiempo más abajo) |
| FUENTE | Datos Planck 2018 (ESA); NASA; sii.cl/ve7fjx |
| CRÉDITOS | Estudiante, curso 2.º BGU, asignatura Física |
Parte 1.c
Línea de tiempo de avances tecnológicos aplicados a la gravedad y la materia oscura
timeline
title Avances tecnológicos: gravedad y materia oscura
1687 : Newton publica los Principia : Ley de gravitación universal
1915 : Einstein formula la relatividad general : Espaciotiempo curvado
1919 : Eclipses de Sol medidos por Eddington : Confirmación de la curvatura de la luz
1933 : Zwicky estudia el cúmulo de Coma : Primera evidencia de materia oscura
1964 : Penzias y Wilson detectan el CMB : Antena de radio horn-shaped
1998 : Supernovas Ia con telescopios : Descubrimiento de la expansión acelerada
2001 : WMAP mapea el CMB : Medida precisa de parámetros cosmológicos
2009 : Satélite Planck : Carta del universo a 3000 millones de años
2015 : LIGO detecta ondas gravitacionales : Confirmación de la relatividad general
2019 : Event Horizon Telescope : Primera imagen de un agujero negro
2023 : James Webb space telescope : Galaxias primitivas que prueban el modelo
Respuesta orientativa: una infografía completa que integre titular, encabezado, cuadro estadístico, gráfico de sectores (68,3 % / 26,8 % / 4,9 %), dos bloques de texto, imagen central con primer plano, línea de tiempo 1687-2023 y las secciones de fuente y créditos.
Parte 1.d
¿Por qué es importante el modelo Lambda-CDM?
- Permite explicar con un solo marco la expansión del universo, la formación de estructuras y la presencia de materia y energía oscuras.
- Sus predicciones sobre el CMB y la abundancia de elementos ligeros coinciden con las observaciones con un error menor al 1\,\%.
- Es la base para investigar la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, aún no detectadas directamente.
Respuesta
modelo estándar que combina energía oscura (\Lambda) y materia oscura fría (CDM); explica el 95 % del contenido del universo no ordinario y sustenta la infografía y la línea de tiempo propuestas.
