Presentación

En esta asignatura se estudiará el origen, además de la teoría y las técnicas que nos permiten conocer su dinámica y evolución.

Se destacan los contenidos más importantes de la asignatura:

• El universo observable. Determinación de distancias. La expansión y la edad del universo. La materia oscura.  
• La relatividad aplicada a la cosmología. Ecuaciones de Fridman (Friedman) y de estado. Implicaciones. Ondas gravitacionales y lentes gravitatorias.  
• Modelos de universo. Constante cosmológica y energía oscura. El Modelo estándar.  
• Teorías sobre el origen del universo. El universo primordial. La inflación.  
• Evolución del universo temprano. Desacoplamiento radiación-materia.  
• La radiación cósmica de fondo. Caracterización de anisotropías. 
• El universo contemporáneo. Formación de estructuras. Cúmulos y supercúmulos

Presentación de la asignatura

La cosmología estudia el universo, o cosmos, como un todo. Dada la riqueza y complejidad de este, la única forma de condensar su historia en una asignatura es realizando una fuerte simplificación: consideraremos que el universo es un fluido ideal. Esta simplificación se sustenta en el principio cosmológico y el principio de equivalencia, y su formulación matemática se basa en la teoría de la Relatividad General.

La cosmología es una ciencia observacional. A menudo, las observaciones no han seguido el ritmo de las teorías, por lo que los cosmólogos han creado modelos basados en criterios estéticos o filosóficos. En las últimas décadas, la mejora de los observatorios ha proporcionado gran cantidad de datos. Frecuentemente, las observaciones son compatibles con las teorías. Pero también hay observaciones que desafían las teorías actuales y cuya explicación nos elude. La cosmología actual procura describir las características del universo y proporcionar un marco teórico para explicarlas.

En esta asignatura intentaremos responder a dos preguntas: ¿de qué está formado el universo? y ¿de dónde venimos? Para responder a la primera pregunta, calcularemos como distintos componentes de materia y energía afectan la evolución del universo. Analizaremos la distribución de la materia en nuestro universo, y veremos por qué las observaciones apuntan a la existencia de materia oscura y energía oscura.

La mejor respuesta que tenemos para la segunda pregunta es el modelo Big Bang, el cual establece que el universo se ha expandido desde un estado inicial caliente y denso. Estudiaremos las distintas etapas de la expansión, y analizaremos si el modelo es compatible con las observaciones.

Competencias básicas

• CB6: Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
• CB7: Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
• CB8: Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
• CB10: Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias generales

• CG1: Adquirir la capacidad de aplicar los conocimientos avanzados adquiridos para desarrollar tanto actividades de iniciación a la investigación como profesionales en las distintas áreas de la astrofísica.
• CG2: Ser capaz de describir las tecnologías específicas asociadas a la observación en astrofísica avanzada y al diseño de instrumentación astronómica.
• CG3: Desarrollar las habilidades y conocimientos necesarios para evaluar y analizar publicaciones científicas diversas en el ámbito
• CG5: Aplicar herramientas matemáticas y métodos de análisis avanzados para la iniciación a la investigación partiendo de datos astrofísicos, evaluando los márgenes de error.
• CG6: Analizar imágenes astronómicas mediante programas informáticos específicos.
• CG7: Ser capaz de abordar problemas astrofísicos complejos dividiéndolos estructuradamente en tareas abordables.

Competencias específicas

• CE15: Ser capaces de analizar el modelo cosmológico y analizar los pilares en los que se sustenta a partir de las evidencias observacionales encontradas.
• CE16: Ser capaces de describir la estructura del universo a gran escala a partir de las evidencias observacionales encontradas.

Competencias transversales

• CT1: Aplicar las nuevas tecnologías como herramientas para el intercambio comunicacional en el desarrollo de procesos de indagación y de aprendizaje.
• CT2: Desarrollar habilidades de comunicación, para redactar informes y documentos, o realizar eficaces presentaciones de los mismos.

Tema 1. Geometría del espacio-tiempo

• Introducción y objetivos
• Variedades pseudoriemannianas
• El principio de equivalencia
• El principio cosmológico
• La métrica FLRW
• Distancias cosmológicas y geométricas
• Referencias bibliográficas

Tema 2. La constante de Hubble

• Introducción y objetivos
• El redshift
• Redshift relativista
• Redshift cosmológico
• La expansión a pequeños redshift
• Escalera de distancias cósmicas
• Referencias bibliográficas

Tema 3. Dinámica de la expansión

• Introducción y objetivos
• Ecuaciones cosmológicas
• Edad y tamaño del universo
• Parámetros de densidad
• Universos con un solo componente
• Universos con varios componentes
• Composición observada del universo
• Referencias bibliográficas

Tema 4. Tipos de fuentes de altas energías

• Introducción y objetivos
• Materia oscura
• Observaciones
• Composición de la materia oscura

Tema 5. Detectores

• Introducción y objetivos
• Fenómenos de lente gravitacional
• Ángulo de desviación
• Lentes axisimétricas
• Efectos ópticos
• Modelos de lentes

Tema 6. Ondas gravitacionales

• Introducción y objetivos
• Observaciones
• Recombinación y desacoplamiento
• Fluctuaciones de temperatura
• Causas de las anisotropías

Tema 7. Origen del universo

• Introducción y objetivos
• Épocas del universo
• Universo muy temprano
• Los problemas cosmológicos
• Inflación

Tema 8. Universo temprano

• Introducción y objetivos
• Física nuclear y cosmología
• Neutrones y protones
• Síntesis del deuterio
• Más allá del deuterio
• Asimetría entre bariones y antibariones

Tema 9. Formación y estructura de halos de materia oscura

• Introducción y objetivos
• Inestabilidades
• Evolución de las inestabilidades
• Espectro de potencia
• Función de masa de halo

Tema 10. Formación y estructura de halos de gas

• Introducción y objetivos
• Materia con y sin colisiones
• Calentamiento y formación de los halos de gas
• Enfriamiento de los halos de gas
• Recalentamiento de los halos de gas

Las actividades formativas de la asignatura se han elaborado con el objetivo de adaptar el proceso de aprendizaje a las diferentes capacidades, necesidades e intereses de los alumnos.

Las actividades formativas de esta asignatura son las siguientes:

• Trabajos individuales. Se trata de actividades de diferentes tipos: reflexión, análisis de casos, prácticas, análisis de textos, etc.
• Trabajos colaborativos. Son actividades grupales en las que tendrás la oportunidad de trabajar con tus compañeros. Durante el desarrollo de la asignatura tendrás toda la información que necesites sobre cómo organizarte para trabajar en equipo.
• Participación en eventos. Son actividades programadas todas las semanas del cuatrimestre como clases en directo o foros de debate.

Estas actividades formativas prácticas se completan, por supuesto, con estas otras:

• Estudio personal
• Tutorías. Las tutorías se pueden articular a través de diversas herramientas y medios. Durante el desarrollo de la asignatura, el profesor programa tutorías en días concretos para la resolución de dudas de índole estrictamente académico a través de las denominadas “sesiones de consultas”. Como complemento de estas sesiones se dispone también del foro “Pregúntale al profesor de la asignatura” a través del cual se articulan algunas preguntas de alumnos y las correspondientes respuestas en el que se tratan aspectos generales de la asignatura. Por la propia naturaleza de los medios de comunicación empleados, no existen horarios a los que deba ajustarse el alumno.
• Examen final presencial u online

Las horas de dedicación a cada actividad se detallan en la siguiente tabla:

ACTIVIDADES FORMATIVAS	HORAS POR ASIGNATURA	% PRESENCIAL
Sesiones presenciales virtuales	15 horas	100%
Recursos didácticos audiovisuales	6 horas	0
Estudio del material básico	62 horas	0
Lectura del material complementario	45 horas	0
Trabajos, casos prácticos	20 horas	0
Test de evaluación	4 horas	0
Observatorios virtuales	12 horas	16,7%
Tutorías	16 horas	30%
Total	180 horas	-

Bibliografía básica

Recuerda que la bibliografía básica es imprescindible para el estudio de la asignatura. Cuando se indica que no está disponible en el aula virtual, tendrás que obtenerla por otros medios: librería UNIR, biblioteca...

Los textos necesarios para el estudio de la asignatura han sido elaborados por UNIR y están disponibles en formato digital para consulta, descarga e impresión en el aula virtual.

Además, en estos temas deberás estudiar la siguiente bibliografía:

Tema 1

Camargo, J. J., Camargo, J. F. y Joyanes, L. (enero-abril, 2015). Conociendo Big Data. Revista Facultad de Ingeniería, 24(38), 63-77.
ISBN: 0121-1129.
Disponible en el aula virtual e virtud del artículo 32.4 de la Ley de Propiedad Intelectual.

Tema 4

Ortoll, E. (octubre, 2014). Big Data se escribe con V [artículo en línea]. Revista de los Estudios de Ciencias de la Información y de la Comunicación, 37.
ISBN: 2014-2226.
Disponible a través del aula virtual.

Bibliografía complementaria

• Cheng, T.-P. (2009). Relativity, Gravitation and Cosmology. Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780199573639.001.0001
• Congdon, A. B., y Keeton, C. R. (2018). Principles of Gravitational Lensing. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-02122-1
• Kunze, K. E. (2016). An introduction to cosmology. CERN Yellow Reports. https://doi.org/10.5170/CERN-2016-005.177
• Mo, H., van den Bosch, F., y White, S. (2010). Galaxy Formation and Evolution. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511807244
• Mukhanov, V. (2005). Physical Foundations of Cosmology. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511790553
• Weinberg, S. (2008). Cosmology. Oxford.

El sistema de calificación se basa en la siguiente escala numérica:

0 - 4, 9	Suspenso	(SS)
5,0 - 6,9	Aprobado	(AP)
7,0 - 8,9	Notable	(NT)
9,0 - 10	Sobresaliente	(SB)

La calificación se compone de dos partes principales:

El examen se realiza al final del cuatrimestre y es de carácter PRESENCIAL U ONLINE Y OBLIGATORIO. Supone el 60% de la calificación final y para que la nota obtenida en este examen se sume a la nota final, es obligatorio APROBARLO.

La evaluación continua supone el 40% de la calificación final. Este 40% de la nota final se compone de las calificaciones obtenidas en las diferentes actividades formativas llevadas a cabo durante el cuatrimestre.

Ten en cuenta que la suma de las puntuaciones de las actividades de la evaluación continua permite que realices las que prefieras hasta conseguir el máximo puntuable mencionado. En la programación semanal de la asignatura, se detalla la calificación máxima de cada actividad o evento concreto puntuables.

Sistema de evaluación	Ponderación min - max
Participación del estudiante	0% - 20%
Trabajos, observatorios y/o casos	20% - 40%
Test de evaluación	0% - 20%
Examen final	60% - 60%

Jordi Gaset Rifa

Formación académica:Doctor en Matemática aplicada por la Universitat Politècnica de Catalunya. Máster en Astrofísica, física de partículas y cosmología por la Universitat de Barcelona. Licenciado en Matemáticas por la Universitat Politècnica de Catalunya y en física por la Universitat de Barcelona.

Experiencia: Ha impartido docencia en distintos grados de ingeniería en la Universitat Politècnica de Catalunya, y en la facultad de ciencias de la Universitat Autònoma de Barcelona Ha trabajado como analista de datos para la empresa privada y ha colaborado en proyectos del sector audiovisual.

Al tratarse de formación online puedes organizar tu tiempo de estudio como desees, siempre y cuando vayas cumpliendo las fechas de entrega de las actividades y la fecha de exámenes. Nosotros, para ayudarte, te proponemos los siguientes pasos:

1. Desde el Campus virtual podrás acceder al aula virtual de cada asignatura en la que estés matriculado y, además, al aula virtual del Curso de introducción al campus virtual. Aquí podrás consultar la documentación disponible sobre cómo se utilizan las herramientas del aula virtual y sobre cómo se organiza una asignatura en UNIR. También podrás organizar tu plan de trabajo con tu tutor personal.
2. Observa la programación semanal. Allí te indicamos qué parte del temario debes trabajar cada semana.
3. Ya sabes qué trabajo tienes que hacer durante la semana. Accede ahora a la sección Temas del aula virtual. Allí encontrarás el material teórico y práctico del tema correspondiente a esa semana.
4. Comienza con la lectura de las Ideas clave del tema. Este material es el que debes estudiar para superar la asignatura. Consulta, además, las secciones del tema que contienen material complementario: con esto podrás tener una visión más amplia sobre el tema que estaás trabajando..
5. Dedica tiempo al trabajo práctico (sección Actividades). En la programación semanal te detallamos cuáles son las actividades correspondientes a cada semana y qué calificación máxima puedes obtener con cada una de ellas.
6. Te recomendamos que participes en los eventos del curso (clases en directo, foros de debate…). Para conocer la fecha concreta de celebración de los eventos debes consultar las herramientas de comunicación del aula vitual. Tu profesor y tu tutor personal te informarán de las novedades de la asignatura.

En el aula virtual del Curso de introducción al campus virtual encontrarás siempre disponible la documentación donde te explicamos cómo se estructuran los temas y qué podrás encontrar en cada una de sus secciones. Tambén puedes consulltar ahí el funcionamiento de las distintas herramientas del aula virtual: Correo, Foro, Clases en directo, Envío de actividades, etc.