Los Diagramas de Penrose, Una Puerta hacia la Comprensión de la Energía Oscura

Penrose Diagrams, A Door Towards the Comprehension of Dark Energy

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Resumen (es)

El siguiente artículo pretende realizar la construcción de los diagramas de Penrose para representar el Universo de De-Sitter, para tener un soporte visual que permita explicar el concepto de energía oscura. Se tienen como objetivos: 1. Reconstruir conceptos de la Teoría General de la Relatividad, tales como métrica pseudo-riemanniana y espacio-tiempo. 2. Representar el Universo de De-Sitter por medio de los diagramas de Penrose. 3.  Generar interés en los estudiantes acerca de las temáticas de la Teoría General de la Relatividad utilizando un objeto como la energía oscura. En la actualidad los modelos cosmológicos que mejor se acercan a los datos recopilados de las observaciones astronómicas recientes, plantean la existencia de un campo escalar que se opone a la atracción gravitacional entre los cuerpos y que además genera una aparente repulsión entre estos. Este campo está asociado a la constante cosmológica de las ecuaciones de la gravitación de Einstein y se le otorga el nombre de energía oscura debido a la incapacidad de medirla o detectarla. El trabajo utiliza la investigación documental como metodología ya que permite una búsqueda y almacenamiento de información para su análisis y su presentación sistemática, coherente y suficientemente argumentada, a través de un análisis descriptivo-explicativo.  Los diagramas de Penrose-Carter permiten por medio de una figura llamativa generar un marco explicativo en el que se abordan temas como la inflación del Universo, la energía oscura y su papel en ella, el fondo cósmico de microondas, etc.  El diagrama cumple entonces con dos objetivos planteados, el primero es generar interés debido a su forma y segundo crear una explicación que permita entender el papel de la energía oscura en el modelo inflacionario.

Resumen (en)

The following article pretends to construct the Penrose diagrams to represent the De-Sitter Universe. Likewise, to be a visual support to explain the concept of dark energy. The objectives are: 1. To reconstruct concepts of the General Theory of Relativity, such as pseudo-Riemannian metric and space-time. 2. To represent the De-Sitter Universe by means of Penrose diagrams. 3. To stimulate the students' interest in General Theory of Relativity subjects, using dark energy as the object of study. At present, the cosmological models that best approximate the data collected from recent astronomical observations propose the existence of a scalar field. This field opposes the gravitational attraction between bodies and generates an apparent repulsion between them. It is associated with the cosmological constant of Einstein's gravitational equations and is called dark energy due to the inability to measure or detect it. The work uses documentary research as a methodology, since it allows a search and storage of information for its analysis and its systematic, coherent and sufficiently argued presentation, through a descriptive-explanatory analysis.  Through a striking figure, the Penrose-Carter diagrams generate an explicative framework covering topics such as the inflation of the Universe, dark energy and its role in it, the cosmic microwave background, etc.  The diagram thus fulfills two objectives. The first is to generate interest due to its shape. And the second is to explain the role of dark energy in the inflationary model.

Resumen (pt)

No seguinte artigo pretende realizar a construção dos diagramas de Penrose para representar o Universo de De-Sitter, para ter um suporte visual que permita explicar o conceito de energia escura. Têm-se como objetivos: 1. Reconstruir conceitos da Teoria Geral da Relatividade, tais como métrica pseudo-Riemanniana espaço-tempo. 2. Representa o Universo de De-Sitter através dos diagramas de Penrose. 3.  Gerar interesse nos estudantes sobre as temáticas da Teoria Geral da Relatividade utilizando um objeto como a energia escura. Atualmente, os modelos cosmológicos que melhor se aproximam dos dados recolhidos das observações astronômicas recentes, apresentam a existência de um campo escalar que se opõe à atração gravitacional entre os corpos e que além disso gera uma aparente repulsão entre eles. Este campo está associado à constante cosmológica das equações da gravitação de Einstein e lhe é concedido o nome de energia escura devido à incapacidade de medi-la ou detectá-la. O trabalho utiliza a pesquisa documental como metodologia, já que permite uma busca e armazenamento de informação para sua análise e sua apresentação sistemática, coerente e suficientemente argumentada, através de uma análise descritivo-explicativo.  Os diagramas de Penrose-Carter permitem por meio de uma figura impressionante gerar um quadro explicativo no qual se abordam temas como a inflação do Universo, a energia escura e seu papel nela, o fundo cósmico de microondas, etc.  O diagrama então atende a dois objetivos definidos, o primeiro é gerar interesse devido à sua forma e segundo criar uma explicação que permita entender o papel da energia escura no modelo inflacionário.