ASTRONOMIA. FOROS ASTROGUIA.ORG

[simplicio]

En reconocimiento al valiente guerrero Eduardo, llamaré a esta parte de la discusión como:
La Batalla del Río de La Plata

Primera Parte. Planteo del Problema.
Por respeto a los foristas voy a tratar de seguir la propuesta de Einstein: "Si no eres capaz de explicar algo de tal manera que lo entienda cualquiera, entonces tú tampoco lo entiendes".
Espero que me vaya bien.

Todas las observaciones nos muestran que la luz proveniente de galaxias lejanas presentan un corrimiento al rojo de su espectro. Esto, que es muy fácil de decir, resulta muy complicado de obtener, sobre todo cuando la galaxia es lejana.
El corrimiento al rojo se mide a través del factor z, que está dado por

z= (frec emitida - frec observada)/(frec observada)

La determinación de z, que aparentemente parece simple, resulta muy compleja, en particular cuanto mayor es el valor de z. Los métodos para hallar z son distintos dependiendo del valor de z. Hay datos que resultan muy difíciles (incluso imposible) de analizar, llegando en algunas determinaciones a obtenerse para una misma galaxia varios resultados de z muy diferenciados.
A esto hay que agregarle que para obtener relaciones verificables se necesitan otros parámetros astronómicos, tales como distancias, valor de la constante de Hubble, velocidades peculiares, etc., por lo cual se hace muy dificultoso contrastar entre si distintos modelos cosmológicos.
Ni hablar cuando se trata de cuásares.

No obstante, sin meterse con los cuásares hay algo concreto respecto a las galaxias: el corrimiento es mayor cuanto más alejada está la galaxia.

Veamos la explicación que ofrece el Modelo Estándar.

Este modelo está fundamentado en la Teoría General de Relatividad y ello tiene "ventajas y desventajas", que no suelen indicarse en la bibliografía específica pero que es importante reconocer. Analicemos la cuestión.

- Entre las ventajas está que la fundamentación teórica del modelo es muy sólida por dos motivos: Einstein y Hilbert.
Esto merece una explicación más detallada. La formulación de la Teoría General hecha por Einstein es inicialmente fenomenológica pero admite varios cuestionamientos, entre los que se destaca la inconsistencia de la famosa experiencia pensada del ascensor, situación que se salva dando condiciones de validez (local) al Principio de Equivalencia. Einstein no era un buen matemático y sus geniales ideas generalmente las formulaba sin rigor (cosa común en el mundo de los físicos). Lo que realmente le da rigor matemático a la formulación de Einstein es la existencia del trabajo: "Fundamentos de la Física" de David Hilbert. La teoría de Hilbert es esencialmente una teoría sobre gravitación hecha con las hipótesis físicas de Einstein y con rigurosidad matemática. Esta conjunción de genios hace practicamente incuestionable la fundamentación teórica del modelo Estándar.
De ninguna manera lo anterior implica que la teoría es completa y que describe perfectamente el comportamiento real, pues bastaría que un postulado (físico) inicial sea falso para que la teoría de relatividad general y el modelo estándar, matemáticamente consistentes, no funcionen.

- Las desventajas principales son dos, una de caracter operativo y otra de naturaleza teórica.
A los efectos de explicar la gravitación Einstein asume que las fuerzas gravitatorias no existen y que la aparente interacción entre masas puede ser explicada como distorsión del espacio debido a la presencia de masas. La teoría propone que las masas modifican la métrica espacio temporal y que esta modificación depende de la cantidad de masa y de la cercanía a dicha masa. Los intervalos espaciales y temporales tendrán distinto valor cerca que lejos de la materia y, por supuesto, de cómo esté distribuida.
Ahora bien, qué ente matemático es capaz de dar, para un mismo cálculo, valores diferentes según distintas direcciones?. Esos entes son los tensores, y es por ello que la descripción de la teoría general requiere de ecuaciones tensoriales. De esta manera la matemática nos brinda una forma simbólica conceptualmente válida, pero muy compleja para su interpretación. Nuestra mente está acostumbrada a métricas homogéneas y uniformes, a comportamientos isotrópicos. En particular, la pérdida de la uniformidad temporal, que significa que la evolución temporal cambia si nos acercamos o nos alejamos de la materia, resulta dramática para la interpretación de fenómenos dinámicos. En consecuencia, los planteos y resultados suelen ser muy complicados de formular y/o interpretar.

La otra desventaja, de naturaleza teórica, es mucho más limitante. Las ecuaciones tensoriales de campo no son lineales y no tienen solución analítica general, solo se conocen soluciones particulares para casos de simetrías muy particulares, ideales e inexistentes en la realidad.
Esta limitación es tan importante que Einstein la consideró como el impedimento principal para el desarrollo teórico posterior.
La falta de soluciones rigurosas llevaron al desarrollo de aproximaciones complejas que indujeron a muchos errores, entre los que se destaca el cometido por Einstein y Rosen en su publicación de 1936 donde demostraron que las ondas gravitatorias no existían, y el trabajo de Einstein "DO GRAVITATIONAL WAVE EXISTS?" que fuera rechazado por la revista Physical Review, luego levemente modificado y publicado en otra revista. Elegí estos ejemplos entre muchos otros porque creo que son los mas ilustrativos del problema de no contar con soluciones analíticas rigurosas.
Por si quedan dudas de esta tremenda dificultad recomiendo leer el artículo siguiente, publicado en 1938:
"THE GRAVITATIONAL EQUATIONS AND THE PROBLEM OF MOTION". By A. Einstein, L. Infeld, and B. Hoffmann
Al respecto, el prestigioso astrofísico Edward Seidel dijo:
"After he published his famous paper in 1916, Einstein later conceded that the mathematical difficulties of his General Theory of Relativity were a "very serious" impediment to its further development. So serious, in fact, that it took nearly 75 years before the best minds in the field could come close to solving the equations stated by the theory. Now, high performance computers permit more accurate modeling of the distortions of spacetime by massive objects, including black holes". (http://archive.ncsa.uiuc.edu/Cyberia/NumRel/EinsteinEquations.html).

La Expansión del Universo y el corrimiento al rojo
El corrimiento al rojo puede ser interpretado como un efecto debido a la aparente velocidad de recesión o alejamiento de las galaxias, por lo cual el astrónomo Hubble en 1929 concluyó que las galaxias se alejaban radialmente de nosotros, tanto más rápido cuanto más lejos estaban.
La primer idea parecía indicar que si uno retrocedía en el tiempo todo el Universo visible convergía a un centro (singularidad) y ello sugería un inicio "explosivo", que sarcásticamente el reconocido astrónomo Fred Hoyle bautizó como Big Bang.
Sin embargo, la suposición de una gran explosión no se ajustaba a la distribución real observada, en particular porque si bien una explosión puede ser isótropa (igual en todas direcciones), no genera una distribución espacial homogénea de la materia (galaxias), como la observada, además de otros aspectos vinculados con la radiación no verificados.
En consecuencia, en lugar de la "explosión", la propuesta de la "expansión" del espacio hecha por Lemaitre fue cobrando más adeptos, favorecida principalmente por el auge de la Teoría General de Relatividad en esa época.

Actualmente, la descripción que da el modelo Estándar sobre el corrimiento al rojo, es la siguiente:
1 - El centro de masa de cada galaxia está en reposo en el espacio (salvo casos particulares como galaxias vinculadas y/o velocidades peculiares).
2 - El espacio se está expandiendo y dicha expansión provoca que las galaxias se alejen entre sí.
3 - La expansión actúa sobre las ondas que se están propagando, haciendo que las longitudes de onda se estiren a medida que pasa el tiempo. Esto se conoce como "corrimiento cosmológico".
4 - Además del corrimiento cosmológico está el corrimiento gravitatorio, cuya incidencia relativa resulta menor cuanto más alejada está la galaxia (z grande), salvo casos extraños con poca información (por ej. cluster de cuáseres).
5 - Un observador en la tierra observará un corrimiento al rojo que es provocado por los dos posibles fenómenos: el corrimiento gravitatorio y el corrimiento cosmológico.

Estimados foristas, antes de presentar otras alternativas consistentes quisiera corroborar que a grandes rasgos estamos de acuerdo con este planteo del problema.

Espero que haya sido útil
Saludos

[alshain]

simplicio, no estoy de acuerdo ni con las ventajas ni con las desventajas de la relatividad general que enumeras, pero ¿de verdad queremos discutir eso ahora aquí? Tampoco estoy de acuerdo con la afirmación que la expansión no puede crear homogeneidad. Este aspecto ya cabe mejor en este hilo, pero tampoco estoy seguro de que queramos discutirlo, así que por el momento me abstengo de argumentar. Sí estoy no obstante de acuerdo a grandes rasgos con los cinco puntos que mencionas al final.

Un saludo.
_________________
When one tugs at a single thing in nature, he finds it attached to the rest of the world. John Muir
http://lastmonolith.blogspot.com/
http://www.geocities.com/cosmologiacuantica

[Eduardo_uy]

Queridos Amigos
En primer lugar quiero expresar la alegría que me produce el humor de Simplicio y la buena disposición de Alshain (porque humor nadita he...) Segundo, tenía pronta un serie de situaciones ideales para plantearles a fin de tratar de continuar analizando el tema, pero la prolija forma de plantear el tema de Simplicio me llama a esperar a ver que resulta, tal vez no tengan que aguantar mis insufribles intentos de explicarme.
No obstante estoy obligado a contestarle a Alsahin que cuando dice "me es desconocido cómo obtener una ley de Hubble en un espacio de Schwarzschild (estás intentando explicar el desplazamiento al rojo debido a un fenómeno gravitatorio y éste es consecuencia de la geometría). La ley de Hubble se deriva de la relatividad general y la condición de homogeneidad e isotropía y se obtiene como consecuencia lógica en un espacio de Robertson-Walker"
La respuesta es que si mi razonamiento fuera correcto, (aún estoy digiriendo las múltiples críticas) del simple hecho de que el volumen y en concecuencia la masa de la esfera atractora crece con el cubo del radio mientras que la fuerza gravitacional decrece con el cuadrado del radio, el crecimiento lineal de Z es obligado, en otras palabras la Ley de Hubble se podría extraer de él, de hecho, en mi cálculo extraje la densidad promedio del Universo suponiendo el valor habitual de la Cte. de Hubble, pero a la inversa, si tomamos una cierta densidad como la correcta, de ella podríamos recalcular la Cte de Hubble.
Luego, cuando indicas donde leer un procedimiento a utilizar, lo agradezco, pero no soy capaz de hacerlo, ya me fué difcil llegar a formular la idea de una manera simple y como expliqué antes, el cálculo que hice solo vale para el instante de llegada al fotón, el cálculo completo, si el razonamiento fuera correcto (soy consciente de que probablemente no lo es) sería la sumatoria de los sucesivos enrojecimientos hasta llegar a nosotros, la verdad es que no soy capaz sin ponerme a estudiar matemátcas mas allá de lo que mi tiempo actual permite. En consecuencia, agradezco y acepto tu ofrecimiento Alshain, la mejor ayuda sería contestar cual es el Z calculado de las esferas de 1000 y 10.000 millones de años luz, suponiendo un interior de una esfera homogenea (espacio de Schwarzschild interior) con una densidad de 10 a la menos 26 Kg/m3.
Luego fuí muy torpe al explicar que a mi juicio no vale la simetría de enrojecimiento saliente a azulescimiento entrante, a ver si me explico mejor, solo sería simétrica la situación si la galaxia observada estuviera en línea con el centro de nuestra galaxia y opuesta, o sea que podíamos observar que la Ley de Hubble no se cumple de la misma manera en un punto simétricamente opuesto a la dirección del centro de nuestra galaxia, (a eso me refería con "de espaldas" y como es un punto, o mejor dicho una pequeña área, digo que es muy raro, ya que ni siquiera sé si hay justo allí alguna galaxia) extremo que seguramente a alguien ya se le habrá ocurrido, imagino que con resultados negativos, sino sería público, de todas formas si alguien sabe algo al respecto es bienvenido. Luego, en mi ejercicio, (ya que no es un modelo... que ya sobran) no es que haya mas de una esfera, solo digo que la esfera real no está sola en el Universo, es una idealización para analizar, la esfera real por supuesto que está rodeada del resto del Universo. Tenía pronto un ejercicio mucho mas complejo, con tres esferas con diferente distribución interior de densidades, se salvan a la espera de que Simplicio continúe su prolijo trabajo. me mantengo atento en las tolderías a la espera de la voz de AURA CANEJO...
_________________
Son solo sombras en la caverna...

[simplicio]

Edu:
Me apresuré a iniciar la pelea de fondo, interrumpiendo un intercambio tuyo con Alshain, por lo cual les pido disculpas a ambos.

Como no se que es un hacha de obsidiana y no quiero aprenderlo sobre mi osamenta voy a esperar a que termine el tema de tu planteo inicial.

Gracias

[Eduardo_uy]

No, ni hablar, dale para adelante con lo tuyo, que seguro a Alshain le sobran fuerzas para con los dos...
Un abrazo
Edu
_________________
Son solo sombras en la caverna...

[simplicio]

La Batalla del Río de la Plata
Estimado Alshain:

Tú dices que la única explicación del corrimiento al rojo es la Expansión del Universo.
Me parece prudente explicar primero que esa explicación resulta de mediciones difíciles de obtener y que está elaborada con muy complejas interpretaciones. Es decir que, como mínimo, hay elementos que justifican que pueda ser cuestionable.
Por otro lado, tú mismo me pediste que te presente referencias y soportes verificables, además de mis trabajos, por lo cual te incorporé lo que opinaba el propio autor de las dificultades de su teoría.

Que una formulación tenga ventajas y desventajas ocurre en todas las teorías y, por supuesto, su importancia es relativa a la formación de la persona que utiliza esa teoría, pero son existentes e inevitables.
Personalmente estoy elaborando para este foro una presentación de otras alternativas con su fundamentación y discusión, que puedan ser criticadas, y ello contempla su fundamentación e interpretación.
Algunas de esas alternativas se basan en la Teoría General de Relatividad, por lo cual resulta indispensable conocer las dificultades propias de este marco teórico.
Ahora bien, si cuando dices que no estás de acuerdo quieres decir que todo está perfecto con el modelo Estándar y que solo falta ajustarlo, entonces la discusión pierde interés. Yo no creo que esto último sea lo que piensas, pero como ya lo repetiste en otras intervenciones anteriores, te pido que me aclares tu opinión.

Con respecto a lo que sigue sobre homogenidad del espacio me di cuenta que no fui claro pues explosión podía confundirse con expansión, y creo que eso fue lo que entendiste. Ya lo corregí para que se entienda que en una explosión común (como una granada) la materia expulsada no se distribuye de manera homogénea (pero si isótropa).

Espero tu respuesta y la intervención de otros foristas sobre el planteo del problema para seguir con las alternativas.
Saludos a todos.

[alshain]

[Eduardo_uy]

Un bocadito, mientras Simplicio prepara artilleria y Alshain sus defensas, alguien puede confirmarme si la mas actual determinación del centro galático es AR 17h 45 min y DEC -29º ? si hay alguna mejor les agradezco, también si saben algo sobre el tamaño angular del propio centro visto desde nuestra ubicación. Gracias.
Edu
_________________
Son solo sombras en la caverna...

[Alex Rojas]

Mi granito de arena a este tan magnifico debate

Edwin Hubble no favoreció la hipótesis de la espansión del universo

Los cosmólogos modernos y los historiadores de astronomía, están usualmente
equivocados en atribuir la hipótesis de la expansión del universo al astrónomo
del siglo XX Edwin Hubble, porque en sus propios escritos Hubble dudaba
consistentemente de la interpretación del corrimiento doppler y se refería
siempre al corrimiento de la galaxias como velocidades aparentes. De hecho
Hubble favorecia la interpretacion de la luz cansada, proponiendo que el
fotón perdía energía tanto como viajaba atraves del espacio interestelar
ya que encontraba, que esta idea ofrecía una mejor interpretación
de los datos observados, aunque se había percatado que para adoptar esta
interpretación requeriría admitir que esto ocurría, basado en algún
aun desconocido principio de la física. En verdad, una interpretación
de la teoría de la luz cansada, la cual sugiere que la perdida de energía
desaparece completamente del universo físico, estaría directamente en
conflicto con la estricta interpretación de la primera ley de la termodinamica
pero tambien es conocido que si bien la primera ley de la termodinamica
se cumple para los sistemas macroscopicos, puede ser que no se cumpla para
sistemas microscopicos. De hecho, actualmente algunos investigadores
consideran que esa perdida de energia de los fotones, es la que genera
el llamado fondo de microondas.


Vincent Sauvé presenta una revisión histórica excelente de las escrituras y
de la postura de Hubble contra la aceptación de la hipótesis de la espansión
del universo.

También, en el capítulo 13 de su libro génesis del cosmos, Paul LaViolette
presenta una descripción histórica del descubrimiento de los desplazamientos
hacia el rojo de la galaxias durante principios del siglo 20 y cómo
los astrónomos se equivocaron para seguir la interpretación del corrimiento
de Doppler que llevó a la conclusión de un universo de espansión.


Cuáles son los empíricas bases de la ley de Hubble?


Contrario a lo qué se cree comúnmente, la ley de Hubble es históricamente
de origen teórico. La extricta proporcionalidad que relaciona el desplazamiento
hacia el rojo y la distancia nunca fue deducida de observaciones. La interpretación
de desplazamientos hacia el rojo en términos de efecto de Doppler se basa en
premisas teóricas.

Una breve historia de la formulación de la ley de Hubble

La positiva correlación entre la distancia de una galaxia y su desplazamiento
hacia el rojo era conocida realmente antes de Hubble, es decir antes de que la
escala de distancias extragalácticas fuera establecida. Las magnitudes estelares
(de las qué entonces fueron llamadas las “nebulosas extragalácticas�) o sus tamaños
angulares, fueron utilizados como indicadores de distancias relativas. En el
primer papel de Edwin Hubble dedicado a los desplazamientos hacia el rojo de
las nebulosas (Hubble 1929), la relación entre la distancia y el desplazamiento
hacia el rojo se da en una forma linear, y es esta forma, la que ha venido ser
conocida como la ley de Hubble. Solamente algunas personas eran realmente testigo
a la prehistoria de la formulación de la ley.

De hecho, como sus precursores, Hubble primero intentó encontrar una forma
polinómica conveniente para una curva de regresión de desplazamientos hacia
el rojo en el eje de la distancia. Después, de conocer el modelo del universo
de Sitter(de Sitter 1917), Hubble abandonó los términos en otras energías de
la distancia, y aceptó la forma linear (Gates 1962). Por supuesto cualquier
correlación, y cualquier función empírica, se pueden representar en una forma
linear como primera aproximación

La ley de Hubble fue vista por muchos en sus primeros años como la confirmación
observacional de la relatividad general. Incluso hoy, los tratamientos mas populares
hacen a menudo esta demanda. Sin embargo, se ponía más adelante de manifiesto que
la espansión linear del universo en la mayoría de los modelos relativistas
(e.g. Friedman 1922, 1924) resultan no de relatividad general sino de la asunción
matemática de la uniformidad y de la isotropía. Esta asunción más adelante fue
llamada el principio cosmológico Coperniano generalizado. Cada modelo del universo
basado en esta asunción, independiente de la teoría física aceptada, debe obedecer
la ley linear de Hubble. Por otra parte, los modelos relativistas construidos sin el
principio cosmológico Coperniano generalizado, no satisfacen necesariamente la ley
de Hubble, como por ejemplo el modelo de Kurt Goedel (1949). Esto demuestra
que la ley de Hubble no está relacionada con la relatividad general o con ninguna
otra teoría física, pero si, a un principio cosmológico, una asunción matemática basada
en la convicción filosófica y la manera en que hemos decidido observar al universo.

Por lo visto la aseveracion del señor Alshain de que :

"La ley de Hubble se deriva de la relatividad general y la condición de homogeneidad
e isotropía y se obtiene como consecuencia lógica en un espacio de Robertson-Walker."
No es correcta.


La fortaleza del principio Copernican generalizado no fue observada en absoluto durante
mucho tiempo. Este hecho también se refleja en su nombre alterno: el principio cosmológico
débil. Contrario a su modesto nombre, crea una característica muy específica de modelos;
permite solamente los movimientos radiales sistemáticos del substrato, la velocidad de
estos movimientos que son proporcionales a la distancia según lo visto por cualquier
observador (verdadero o imaginado) situado en cualquier partícula del substrato. El
constante de la proporcionalidad puede adquirir teóricamente todos los valores posibles,


La actitud de los primeros cosmólogos hacia la ley de Hubble

Debe ser acreditado a Hubble y sus colaboradores que cuando ajustaron formalmente
la relación entre el desplazamiento hacia el rojo y la distancia al modelo de de Sitter
eran conscientes que los datos de observación no tuvieron que necesario ser tomados
como confirmación de la espansión del universo. Miraron simplemente la espansión como
la más simple de muchas hipótesis posibles.

En uno de los primeros papeles dedicados a este problema, Milton L. Humason (1931)
escribio:

"No es del todo cierto que los grandes desplazamientos hacia el rojo observados en
los espectros deben ser interpretados como el efecto de Doppler, pero para la conveniencia
están expresados en términos de velocidad y referidos como velocidades aparentes.

La mas obvia explicacion de estos hechos, es mirarlo directamente correlacionado con
el movimiento recesional de las nebulosas y esta asunción se ha adoptado comúnmente
en los amlios tratamientos del movimiento nebular, que han sido realizado con la
ayuda de la teoría relativista de la gravitación y también en el tratamiento más
puramente cinemático propuesto por Milne. Sin embargo, la posibilidad que el despla-
zamiento hacia el rojo pueda ser debido a alguna otra causa, conectada con el largo
tiempo y distancia que ha recorrido la luz desde la nebulosa hasta nosotros.

Hasta pronto.

Alex

[alshain]

Bienvenido al debate. Muy interesante tu nota histórica.

[simplicio]

Amigos foristas
Disculpen el retraso, pero fue necesario para encontrar los antecedentes y referencias.
Al respecto, les cuento que me ha venido muy bien pues yo entré en este foro de casualidad, buscando información nueva sobre corrimiento al rojo.
Este foro y la discusión propuesta por Eduardo, con la notable presencia de Alshain, me ha sido beneficioso en dos aspectos, humano y científico.
Gracias a ambos.
Bienvenido Alex
Esta intervención es más extensa que lo deseado, pero no pude resumirla sin perder aspectos importantes.
Vayamos a lo nuestro.

Batalla del Rio de La Plata
Segunda parte. La peregrinación de Alshain.

Voy a presentar varias alternativas de explicación del corrimiento al rojo que no contemplan como causa la Expansión del Universo (corrimiento cosmológico).Trataré de explicar de forma simple las ideas en que se basan y agregaré mi opinión. A la última de ellas, que considero la más importante, le dedicaré mucha más atención.

1 - Alternativas por pérdida de energía por interacción radiación-materia.
En 1929 F. Zwicky propuso que el corrimiento al rojo podía ser considerado como una especie de efecto Compton. Esta idea inicial fue positivamente sostenida por muchos otros, entre los que se destaca H. Weyl. Para que se entienda de que se trata explicaré brevemente que el efecto Compton consiste en una interacción entre fotón y materia en la cual el fotón pierde algo de su energía y, en consecuencia, disminuye su frecuencia (corrimiento al rojo). De esta manera la luz proveniente de galaxias más alejadas, que tienen más interacciones posibles durante su viaje que las que provienen de galaxias cercanas, dan un corrimiento mayor, tanto mayor cuanto más lejos está.

En mi opinión esta propuesta, aunque el fenómeno Compton (u otro de origen interacción radiación-materia) puede ocurrir, no resulta ser una respuesta satisfactoria luego del avance logrado en interacciones radiación-materia en años posteriores. El efecto Compton (y otros) tiene distinta probabilidad de ocurrencia a distintas longitudes de onda del fotón, es decir que daría distinta variación de frecuencia en el rango visible que para el rango infrarojo o rayos x. Aunque hay alguna diferencia de corrimiento al rojo en distintos intervalos del espectro, hecho que no está totalmente estudiado, es muy pequeña para que el corrimiento total sea producido por efecto Compton (u otro). En consecuencia, si ocurre, parecería que su incidencia es mínima en los corrimientos observados.
No obstante, la necesidad de métodos y mediciones más precisas y completas de los espectros son indispensable para analizar este fenómeno.
En este sentido digamos que en los últimos años aparecieron varios trabajos de grupos de espectroscopía (y láser) que cuestionan la metodología de análisis de los espectros astronómicos. Una reseña (indirecta) de estos cuestionamientos puede verse en:
http://laserstars.org/references/evidence.html
Un cuestionamiento importante sobre los métodos de determinación del corrimiento puede leerse también en el trabajo del geólogo y físico D. Basu de la Universidad de Carleton (Canada)
- "Unusual Spectra Observed in Three QSOs: Alternative Interpretation in Terms of Blueshifts". (2004)

También, en los años 90, aparecieron otros trabajos sobre efectos de radiación gravitatoria de fotones en presencia de gravedad que, aunque con distinta naturaleza, responde a la pérdida de energía por interacción radiación-materia.
Entre ellos, por ejemplo, está el de S.X.K. Howusu (1996)
- "Cosmological Redshift: Experimental Detection of Gravitational Radiation" (1996)

Este trabajo está vinculado a su propuesta de campo gravitatorio en teoría clásica de campos, que no comparto, pero que elabora una interesante idea original (en mi conocimiento) que podría dar una interpretación distinta del corrimiento al rojo.
Trataré de explicarla de manera simple: en electrodinámica se demuestra que toda carga acelerada necesariamente pierde energía en forma de radiación. Howusu asumió que el fotón posee masa relativista (propuesta válida por el Principio de Equivalencia entre masa y energía) y que cuando es acelerado por un campo gravitatorio se comporta en forma similar al caso electromagnético, es decir que pierde energía irradiando ondas gravitatorias. Se recuerda que en este marco teórico la aceleración sobre el fotón solo tiene componente transversal (curva la luz) pues el módulo de su velocidad no puede ser modificado (esto se demuestra).
Mi opinión es que la teoría es inconsistente (espero que no esté Howusu en este foro) pero la idea de pérdida de energía de los fotones es simple y brillante, aunque para una formulación completa requiere una teoría cuántica de la gravedad. Lamentablemente con la TGR no se puede desarrollar la teoría completa de radiación, que en este caso debería llegar a una ecuación del tipo de D'Alembert-Fourier (propagación con pérdidas) para el fotón en un campo gravitatorio, en virtud de sus evidentes limitaciones y dificultades matemáticas (sin solución rigurosa).

Respecto de estas propuestas mi opinión es que actualmente no conforman una explicación completa del fenómeno observado.
Aún así, no pueden ser descartadas por los siguientes motivos: los métodos imprecisos de determinación del corrimiento y las distancias, la falta del desarrollo teórico de la radiación en le TGR y la ausencia de una teoría cuántica de la gravitación.

2 - Otra alternativa (en realidad son varias con el mismo origen) contempla el modelo estacionario del Universo descrito por Einstein en la Teoría General de Relatividad (TGR), en lugar de la hipótesis de expansión de Friedmann-Lemaitre.
Entre estas propuestas trataré la hecha por el reconocido físico nuclear ("creacionista") Robert Gentry, publicada en 1997.
- "A New Redshift Interpretation". Se puede bajar en Internet en:
http://www.google.com.ar/search?q=robert+gentry+new+redshift+interpretation&hl=es)

La idea central de su propuesta es que no hay Expansión del Universo y que las galaxias poseen velocidad propia en un espacio estacionario.
El corrimiento es explicado por los siguientes dos efectos:
a) Corrimiento gravitatorio
b) Efecto Doppler
Además, para explicar el fondo de microondas, Gentry incorpora ad hoc una cáscara de hidrógeno.

Inmediatamente los cosmólogos Carlip y Scranton, defensores del modelo Estándar, publicaron serias críticas a los fundamentos del trabajo de Gentry.
Este trabajo puede bajarse de:
- http://www.talkorigins.org/faqs/nri.html

Lamentablemente para los cosmólogos, los físicos japoneses Takakuni SHIMIZU y Kazuya WATANABE, demostraron que la propuesta de Gentry tenía una fundamentación correcta en el marco de la Teoría General de Relatividad.
-"A Relativistic Description of Gentry’s New Redshift Interpretation".(1999)
Este trabajo puede bajarse de:
- http://www.citebase.org/fulltext?format=application%2Fpdf&identifier=oai%3AarXiv.org%3Aastro-ph%2F9902278

Los "tire y afloje" continuaron un tiempo (no agrego otros papers por redundantes). No obstante, por el trabajo de los japoneses, quedó claro que la propuesta de Gentry sobre el corrimiento era tan bien (o tan poco) fundamentada como la del modelo Estándar. Ambas estaban bien sustentadas en la Teoría General de Relatividad.
Para explicar el corrimiento al rojo una proponía fenómenos conocidos (Doppler y corrimiento gravitatorio) y la hipótesis de una delgada capa de hidrógeno, mientras la otra se apoyaba en un fenómeno conocido (corrimiento gravitatorio) y la hipótesis de la Expansión del Universo.
La diferencia entre ambas está en la cantidad de aplausos que recibe cada una de parte de sus adeptos y no en su fundamentación que, paradójicamente, es la misma (con distinta hipótesis).

3 - La siguiente alternativa es, en mi opinión, la mejor y más completa.
Fue elaborada por el físico-matemático ruso A. A. Logunov y sus colaboradores.
Logunov es considerado uno de los mas grandes físicos teóricos del mundo. Tiene 80 años.
Es Director del Instituto de Física de Altas Energías en Rusia, y vicepesidente de la Academia de Ciencias de Rusia.
Fue Rector de la Universidad de Moscú.
Los trabajos de Logunov y colaboradores hacia fines de la década del 90 les permitieron elaborar una teoría de gravitación.
La teoría completa y revisada fue publicada en el 2002.

La teoría, conocida como Teoría Relativista de Gravedad, y los trabajos vinculados hasta el 2006, pueden bajarse de la librería de la Universidad de Cornell en:
- http://eprintweb.org/S/authors/All/lo/Logunov

Ellos son:

1 - "Impossibility of Unlimited Gravitational Collapse" (2006)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

2 - "On gravitational flow in the Relativistic Theory of Gravitation" (2006)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

3 - "Self-restriction of Gravitational Field and its Role in the Universe" (2006)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

4 - "On Boundedness of the Admissible Time Slowing Down by the Gravitational Field" (2005)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

5 - "On the Internal Solution of the Schwarzschild Type in the Field Theory of Gravitation" (2005)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

6 - "The Field Theory of Gravitation and The Rest Mass of Particles" (2005)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

7 - "Repulsive force in the field theory of gravitation" (2005)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

8 - "On one fundamental property of gravitational field in the field theory" (2004)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

9 - "Black holes: a prediction of theory or phantasy?" (2004)
A. A. Logunov, M. A. Mestverishvili and V. V. Kiselev

10 - "Henri Poincare and Relativity Theory" (2004)
A. A. Logunov

11 - "How Were the Hilbert--Einstein Equations Discovered?" (2004)
A. A. Logunov, M. A. Mestvirishvili and V. A. Petrov

12 - "Graviton Mass, Quintessence and Oscillatory Character of the Universe Evolution" (2003)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov, M. A. Mestvirishvili and N. P. Tkachenko

13 - "Graviton mass and total relative density of mass Omega_tot in Universe" (2003)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

14 - "The Theory Of Gravity" (2002)
A. A. Logunov

15 - "The Graviton Production in a Hot Homogeneous Isotropic Universe" (2001)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

16 - "The Causality Principle in the Field Theory of Gravitation" (2001)
A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

17 - "What happens in the vicinity of the Schwarzschild sphere when nonzero graviton rest mass is present" (1999)
A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

18 - "The upper limit on the graviton mass" (1997)
S. S. Gershtein, A. A. Logunov and M. A. Mestvirishvili

A los efectos de que los foristas no especialistas tengan una idea de esta teoría, va la siguiente información:
Según su autor, la teoría se basa en las ideas de H.Poincarè, H.Minkowski, A.Einstein, D.Hilbert, N.Rosen, V.A.Fock, S.Gupta, V.Thirring, R.Feynman, S.Weinberg, dentro del dominio de la teoría de relatividad y gravedad.
Aquí pega la frase de Newton: "Pude mirar más lejos porque estaba sobre los hombros de un coloso"

- Propone un campo gravitatorio "físico" de similar naturaleza que cualquier otro campo físico y lo desarrolla en el espacio de Minkowski, donde reina la Teoría Especial de Relatividad. La gravitación es tratada con igual jerarquia que las fuerzas nucleares y las fuerzas electromagnéticas. Utilizar el marco de la Teoría Especial hace mucho más simple la interpretación de los resultados teóricos y es consistente con los Principios universales de conservación.
Recordemos que la Teoría General de Relatividad nació de la imposibilidad que tuvo Einstein en formular una teoría de gravitación en el espacio de Minkowski. Esto último puede verse en un trabajo mío que está en:
- http://www.fisica-relatividad.com.ar/temas-especiales/caida-libre

- Las fuentes del campo son la materia y todas las formas de energía (por el Pincipio de Equivalencia entre masa y energía), que en la métrica de Minkowski corresponde al tensor energía-momento. El caracter tensorial de las fuentes hace que la Teoría sea incorporada en la métrica de Riemann (la de Relatividad General). Por este motivo se dice que es una teoria bi-métrica. Es compatible con el espacio de Riemann pero de naturaleza física y no geométrica.
En Relatividad General la gravitación es consecuencia del espacio de Riemann.
En esta teoría relativista la métrica de Riemann es consecuenia del comportamiento de la gravedad

- A diferencia con la Teoría General de Relatividad, en esta valen todos los Principios de Conservación: el de la energía, el de la cantidad de movimiento y el del momento angular, y también el Principio de causalidad.
- Explica todos los comportamientos observados.
- Aparece el gravitón con masa (m< 1.6x10^-66 g) por condiciones de simetría (teoría gauge)
- El Universo resulta infinito y plano.
- No existe la Expansión del Universo. La densidad de materia varía entre un mínimo y un máximo en el tiempo (es oscilante)
- No hay Big Bang.
- No hay colapso gravitatorio.
- El corrimiento al rojo es explicado por dos procesos: corrimiento gravitatorio y variaciones del campo gravitatorio en el tiempo.

Sería absurdo que en este foro intente explicar porqué considero que esta formulación es superior a todos los modelos existentes. Esto será, sin duda, la discusión principal en los próximos años dentro de la Física Teórica.
Recomiendo fuertemente la lectura del trabajo numerado 14, de 255 páginas. Los especialistas deberían estudiarlo, los no especialistas pueden saltear los desarrollos pero analizar los razonamientos.

Como mínimo creo que esta teoría debe considerarse una alternativa a tener en cuenta.

Termino esta intervención con la siguiente reflexión:
La audacia debe estar al servicio de las ideas, la prudencia al servicio de la defensa de esas ideas. Invertir su aplicación puede provocar que su autor quede injustamente ridiculizado y, lo que es peor aún, que una buena idea sea descartada.

Un abrazo a todos

[alshain]

Excelente y amplio post simplicio. Me abrumas con la cantidad de datos, todos de una vez. No veo cómo contestar con detalle a todo eso, básicamente porque tengo problemas para entender algunas cosas básicas.

En este post voy a comentar algunos aspectos, pero especialmente quiero plantear un par de preguntas para las que necesito una respuesta si quiero profundizar sobre algunas de tus referencias.

Primero, y si te parece bien, no entraré a comentar sobre las teorías de luz cansada y similares. Si quieres que entre a ello me lo comentas. Sigamos...

[simplicio]

La Batalla del Río de La Plata
Tercera parte. La tregua

Estimado Alshain:
Primero quiero decirte que, para mí, tu respuesta muestra humildad y grandeza de espíritu, propia de quienes saben de lo que hablan.
Mis respetos a tan digno rival.

Respecto de la teoría de Gentry creo que ya he dicho en una intervención anterior que no la comparto. No me convence por razones personales y científicas.
Entre las científicas, que son las que se deben discutir, además de los defectos que ponen los japoneses (te aclaro que son reconocidos por la rigurosidad de sus trabajos) está la siguiente:
Para "acomodar" la teoría con las observaciones mete la rebuscada hipótesis de una cáscara de hidrógeno.
Por mi "escuela europea" de formación no me gusta cuando se concatenan hipótesis para hacer funcionar las cosas.
Cuando un modelo tiene varios parámetros de ajuste siempre podés adaptarlo a los resultados experimentales.

Estoy de acuerdo con vos (aunque no lo dijiste explícitamente) con que no es comparable con la hipótesis de la Expansión del Universo del maravilloso modelo de Lemaitre.

Respecto de la solución que hace te digo que no la recuerdo exactamente (y tampoco la voy a revisar), pero creo que se basa en la solución "interior" de Schwarzschild con una cáscara masiva (condición de contorno). Tal cual vos calculaste para el exterior, sale que el corrimiento depende de la diferencia del valor del potencial gravitatorio entre los puntos de emisión y recepción, que en este caso (interior+cáscara) da corrimiento al rojo.

Cuando digo que tienen la misma fundamentación me refiero a qué ambas son consistentes con la Teoría General de Relatividad.

Lo de los aplausos fue una manera alegórica de decir que ambas concatenan hipótesis, sin discutir la jerarquía de éstas últimas.

Estoy seguro que le prestarás atención a la teoría de Logunov (igual que yo, que estoy leyendo y releyendo sus trabajos).
Es muy interesante pues, a diferencia de otros modelos, permite su análisis en el espacio de Minkowski sin aproximaciones (me entendés?).

A los foristas no especialistas les recuerdo que también es un modelo hecho por el hombre, no la realidad.

Si tuviera que arriesgar una opinión por olfato diria que puede ser la continuación de los trabajos de Einstein (una nueva teoría?. Me encantaría).
Fijate que logró lo que Einstein no pudo hacer entre 1905 y 1909, antes de meterse con la TGR.

Amigo Alshain, estoy un poco cansado de la batalla y creo que voy a seguir más leyendo que interviniendo activamente, aunque no se si me voy a aguantar.

Me encantaría saber que sacaron los foristas seguidores de esta discusión. Pueden volcar su opinión?
Para un viejo Profe como yo es muy importante.

Un abrazo a Alshain y saludos a todos

[Algol]

[alshain]

Te agradezco tu amable comentario, simplicio.