[Todos] Cosmologia: materia optativa y de posgrado

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Cosmologia

Materia optativa para la Licenciatura y para Doctorado (aprobacion en tramite)

Docente a cargo: Esteban Calzetta

Carga Horaria: 6 hs./semana

Reunion para fijar horarios el MARTES 22 de Agosto, 14 hs, Aula de Seminario de 
Fisica.


Programa

Parte I: Introducción.
1. El Universo en gran escala
Descripción de las grandes estructuras cosmológicas. Galaxias, cúmulos y 
supercúmulos. Edad del Universo. La escala de distancias.

2. El  Universo en pequeña escala
El modelo estándar de partículas elementales. Las cuatro fuerzas. Bariones y 
leptones. Los neutrinos. El problema de la materia oscura.

3. Tres Ideas tomadas de la teoría de la relatividad
La velocidad de la luz como velocidad límite de propagación de las 
interacciones. La gravedad como geometría del espacio. El corrimiento al rojo 
cosmológico.

Parte II: El Universo Homogéneo
4. Modelos de Friedmann
La ecuación de Friedmann. La ecuación de estado. Tipos de materia y evolución 
cosmológica resultante.

5. La Ley de Hubble
Descubrimiento de la Ley de Hubble. Revisión de la Edad del Universo. 
Mediciones contemporáneas de la constante de Hubble

6. Aceleración Cosmológica y Energía Oscura
Descubrimiento de la aceleración cosmológica. Explicación mediante energía 
oscura. Explicaciones alternativas.

Parte III: El Modelo del Big Bang caliente
7. La época dominada por la radiación y la época dominada por la materia
Evolución del Universo. Mantenimiento del equilibrio térmico. Desacople. 
Temperatura y entropía.


8.  Bariogénesis
La asimetría bariónica en el Universo. Los criterios de Sakharov. Bariogénesis 
en el Modelo Estándar.

9 Nucleosíntesis
El artículo de Alpher, Bethe y Gamow. Nucleosíntesis y radiación cósmica de 
fondo. Evaluación de la teoría de nucleosíntesis y el modelo del Big Bang.

10 La radiación cósmica de fondo
Recombinación. Espectro de la radiación cósmica de fondo. Detección. 

Parte IV: Pequeñas perturbaciones en un Universo homogéneo
11 Evolución de perturbaciones en un Universo Homogéneo. 
El concepto de horizonte cosmológico. Fluctuaciones en la densidad y en la 
masa. Espectro de una fluctuación. Espectro de Harrison-Zel’dovich

12. Teoría de Jeans
Caso no relativista. Caso relativista. Inestabilidad de Jeans.

12 Perturbaciones en materia oscura y en materia bariónica
Crecimiento de perturbaciones en materia oscura. Acople entre materia y 
radiación. 

13 Fluctuaciones en la radiación cósmica de fondo.
Fluctuaciones primordiales. Fluctuaciones escalares y tensoriales. 
Polarización. El efecto Sachs-Wolfe. El efecto Suniaev-Zel’dovich

Parte V: El Universo Inhomogéneo
14 Evolución no lineal de una fluctuación
Aproximación de Zel’dovich. Formación de objetos ligados. Disipación y Masa de 
Silk

15 Formación de estructuras en gran escala.
El modelo de materia oscura fría. Formación de galaxias.

16 Observación de estructuras en gran escala en nuestro Universo.
Los surveys profundos. Correlaciones entre objetos de un mismo tipo y de tipos 
distintos. Velocidades peculiares. El efecto de lente gravitatoria.

Parte VI: Estrellas y Galaxias
17 Las primeras galaxias y las primeras estrellas.
Reionización. Efectos de evolución en galaxias y en galaxias activas. Tasa de 
formación de estrellas y de elementos.

18 Idea de la estructura de nuestra galaxia
Disco y halo. Estructura del centro de la galaxia. Brazos. Campo magnético de 
la galaxia. Cúmulos globulares. El Grupo Local.

19 Idea de evolución estelar.
Formación de  elementos en estrellas. Secuencia Principal. Enanas, Gigantes y 
Supernovae. Estrellas de neutrones y agujeros negros. Planetas extrasolares. 
Evolución química en el medio interestelar.

Parte VII: Teorías del Origen
20 El modelo Inflacionario.
Los “enigmas” del modelo del Big Bang: isotropía, ausencia de curvatura y 
elevada entropía por barión. Su resolución en los “modelos inflacionarios”. 
Principales variantes.

21 Formación de fluctuaciones primordiales en Inflación.
Generación de fluctuaciones. Congelamiento. Amplificación de las fluctuaciones 
escalares. El proceso de recalentamiento cosmológico.

Parte VIII: Recapitulación
Las principales misiones en ejecución o en estado avanzado. Qué queremos medir 
y porqué. El ranking de las grandes preguntas.



Bibliografía
S. Dodelson, Modern Cosmology, Academic Press (2003)
J. Peacock, Cosmological Physics, Cambridge UP (1999)
M. S. Longair, Galaxy Formation, Springer (1998)
P. Coles and F. Lucchin, Cosmology, John Wiley (1995)
D. J. Raine y E. G. Thomas, An Introduccion to the Science of Cosmology, IOP 
(2001)