AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi, del I

Like dokumenter
AST1010 En kosmisk reise. Astronomiske avstander v=vsl-jncjak0. Forelesning 20: Kosmologi, del I

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 20: Kosmologi, del 2

AST1010 En kosmisk reise

Egil Lillestøll, Lillestøl,, CERN & Univ. i Bergen,

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

AST1010 En kosmisk reise. I dag. Astronomiske avstander 2/24/2017

Leksjon 18 Universet akselererer Hubbles lov

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet

Edwin Hubble sto bak to av de største oppdagelsene i moderne astronomi. For det første påviste han i 1924 at Andromedatåken ikke var en del av

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Elektromagnetisk bølge 1/23/2017. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

AST1010 En kosmisk reise

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 20: Kosmologi, del 2

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Sorte hull og galakser

Europas nye kosmologiske verktøykasse Bo Andersen Norsk Romsenter

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

AST1010 En kosmisk reise. Andromeda. Avstand: 2.55 millioner lysår. Hubbles klassifikasjon av galakser 3/20/2017

Romfart - verdensrommet januar 2007 Kjartan Olafsson

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

AST5220 forelesning 1 Litt praktisk CMB-analyse

Oppgaver med fasit for AST1010 våren 2004

AST5220 forelesning 1 Litt praktisk CMB-analyse

Higgspartikkelen er funnet, hva blir det neste store for CERN?

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Melkeveien

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Hvite dverger, supernovaer og nøytronstjerner

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 10/19/15. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

Big Bang teorien for universets skapelse. Steinar Thorvaldsen Universitetet i Tromsø 2015

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i AST1010 den kosmiske reisen, 4 mai Oppgavesett med fasit.

Nobelprisen i fysikk 2006

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i AST2110 Universet Eksamensdag: Fredag 9. juni 2006 Tid for eksamen: Løsningsforslag. Oppgave 1

AST1010 En kosmisk reise

Svarte hull kaster lys over galaksedannelse

LHC sesong 2 er i gang. Hva er det neste store for CERN?

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

FASIT Svarene trenger ikke være like utdypende som her. Side 1 UNIVERSITETET I OSLO

Melkeveien sett fra jorda

AST1010 En kosmisk reise

Innhold. AST1010 En kosmisk reise. Melkeveien sed fra jorda 10/19/15. Forelesning 17: Melkeveien

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Eksoplaneter og jakten på liv

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjerners avstand og lysstyrke 01/03/16

Eksamen i fag FY2450 Astrofysikk Onsdag 20. mai 2009 Tid:

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 Forlesning 15. Stjernenes liv fra fødsel til død

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Sola

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Dopplereffekten Relativitetsteori Partikkelfysikk

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien

Spesiell relativitetsteori

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 15: Hvite dverger, nøytronstjerner og sorte hull

EksameniASTlolo 13 mai2

Er naturkonstantene konstante?

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

VELKOMMEN TIL INTERNATIONAL MASTERCLASSES 2017 FYSISK INSTITUTT, UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen AST november 2007 Oppgaver med fasit

Kosmiske strenger. Håkon Enger. Kosmiske strenger p.1/23

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Mekanikk 1/19/2017. Forelesning 3: Mekanikk og termodynamikk

Hvor kommer magnetarstråling fra?

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

Øyvind Grøn. Trondheim Astronomiske Forening 27. September 2018

Løsningsforslag til prøve i fysikk

Superstrenger. Teorigruppa, Fysisk institutt

10/23/14. AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien. Innhold. Melkeveiens struktur Det sorte hullet i sentrum av Melkeveien Mørk materie

AST1010 den kosmiske reisen: Onsdag 19 november 2008

AST1010 En kosmisk reise

Observasjon av universet ved ulike bølgelengder fra radiobølger til gammastråling. Terje Bjerkgård og Erlend Rønnekleiv

CERN og The Large Hadron Collider. Tidsmaskinen

AST1010 Forlesning 14. Hertzsprung-Russell-diagram. Hovedserien: Fusjonerer H He 2/24/2017. Hvorfor denne sammenhengen for hovedseriestjerner?

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

Innhold. Forord... 11

Universets tidlige utvikling Øyvind Grøn TAF 1. oktober 2012

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjerners avstand og lysstyrke 9/27/15

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet

Stråling fra rommet. 10. November 2006

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveis -eksamen i AST1100, 10 oktober 2007, Oppgavesettet er på 6 sider

Stjerner & Galakser. Gruppe 2. Innhold: Hva er en stjerne og hvilke egenskaper har en stjerne?

Fasit for AST1010 høsten 2004.

Eksamen i fag FY2450 Astrofysikk Fredag 21. mai 2010 Tid:

Transkript:

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 19: Kosmologi, del I

Astronomiske avstander Hvordan vet vi at nærmeste stjerne er 4 lysår unna? Parallakse (kun nære stjerner) Hvordan vet vi at galaksen vår er 100 000 lysår i diameter? Absolutt og tilsynelatende magnitude til hovedseriestjerner gir avstanden til dem Hvordan vet vi at nabogalaksen (Andromeda) er 2.5 millioner lysår unna? Standardlyskilder Hvordan vet vi at de fjerneste objektene vi observererer over 10 milliarder lysår unna? (OBS: Ingen av de 4 svarene er like.)

https://www.youtub e.com/watch?v=fx 71iaAtKSQ

Hubbles oppdagelser 1924: det finnes galakser utenfor vår Melkevei 1929: spektrene til galaksene er rødforskjøvet, rødforskyvningen øker med avstanden GR-tolkning: selve rommet utvider seg. Einstein kunne ha forutsagt det i 1916, Friedmann (1924) og Lemaitre (1927) gjorde det, men få trodde på det før Hubbles observasjoner

Hubbles første resultater

6

Hubbles lov Jo lenger unna en galakse er, desto raskere beveger den seg bort fra oss v = H 0 d, der v er farten, d er avstanden, og H 0 er Hubbles konstant Viktig: ville sett det samme fra en hvilken som helst galakse, vi er ikke universets sentrum!

Den lokale fartsgrensen er overholdt! Hubbles lov v = H 0 d Hvis d er stor nok, blir v større enn lyshastigheten Rødforskyvning bekrefter dette hvordan er det mulig? Lyshastigheten er en lokalfartsgrense Når selve rommet utvider seg, står man alltid i ro som observatør det er alt annet som ser ut til å bevege seg bort

Universets alder Galaksene må ha vært nærmere hverandre før. Går vi langt nok tilbake i tid, må de alle ha vært i samme punkt. Når var dette? Dersom universet har utvidet seg med samme hastighet hele tiden: t 0 = 1 / H 0 = 14 milliarder år Størrelse av det observerbare univers: L H = ct 0 = 14 milliarder lysår

Det kosmologiske prinsipp Universet ser likt ut uansett hvor du befinner deg (homogent univers) Universet ser likt ut i alle retninger (isotropi) Forenklinger som bare er gyldig i stor skala

Stor skala

Det perfekte kosmologiske prinsipp Universet ser likt ut uansett hvor du befinner deg (homogent univers) Universet ser likt ut i alle retninger (isotropi) Universet ser likt ut til alle tider?

Steady State -teorien Universet utvider seg, men nytt stoff skapes og fyller tomrommene Ingen begynnelse

Big Bang -teorien Universet var mye mindre, tettere og varmere før Big Bang: Uendelig lite og tett

Kampen mellom universmodellene Gjennom 50-tallet ble de to universmodellene diskutert ivrig. Begge var konsistente med tilgjengelige observasjoner. Men dette skulle snart forandre seg

Mikrobølgebakgrunnen (CMB) Gamow, Herman og Alpher studerte hvordan grunnstoffer ble dannet i Big Bang-modellen. Fant at et resultat av disse prosessene var at universet burde være fylt med elektromagnetisk stråling. Oppdaget av Penzias og Wilson i 1965 (ved et uhell). Steady State: ingen naturlig måte å forklare denne strålingen på. Ble rask forlatt av alle unntatt noen få.

Andre problemer med Steady State Observasjoner av fjerne radiogalakser viste at tettheten av disse endret seg med tiden à universet ser ikke likt ut til alle tider. Kvasarer observeres kun ved høy rødforskyvning (unge galakser).

Det mest perfekte eksempel på sort legeme-stråling.

Universet er isotropt og homogent Bakgrunnstrålingen har samme temperatur uansett hvilken retning vi observerer den i til en nøyaktighet på 0.001 % Tettheten av galakser er uavhengig av avstand og retning. Problem: Å forklare hvorfor! Hvordan kan områder som ligger mer enn 13.2 milliarder lysår unna hverandre vite at de skal ha samme temperatur?

Oppgave 1 Ville en astronom i en fjern galakse kommet fram til at universet må være beskrevet av Big Bang-modellen? Begrunn svaret

Oppgave 3 Hvorfor var oppdagelsen av den kosmiske bakgrunnsstrålingen så viktig? Begrunn svaret

Nukleosyntese I en periode fra t = 1s til t = noen få minutter ble atomkjernene til de lette grunnstoffene dannet. Teori: får dannet ca. 75 % hydrogen, 24 % helium. Stemmer med observasjoner! Tyngre grunnstoffer enn dette dannes i stjerner.

Nukleosyntese Før 1 s: Likevekt H ßà He 1 s 3 min: Ut av likevekt prosessen går en vei H à He Etter 3 min: For lav temperatur til mer fusjon Stabile mengder H og He frem til de første stjernene Ingen stjerner før etter rekombinasjon (400 000 år etter Big Bang)

Strålingsdominert og materiedominert univers Universets utvidelseshastighet er bestemt av energitettheten. Fram til universet var noen titusener år gammelt var det fotoner (stråling) som dominerte energitettheten. Førte til at universet utvidet seg for fort til at strukturdannelse kunne foregå. Etter denne epoken ble universet materiedominert og utvidet seg saktere. Strukturdannelse kunne starte.

Rekombinasjon Etter ca. 400 000 år hadde temperaturen i universet falt til ca. 3000 K. Kaldt nok til at de første nøytrale atomene kunne bli dannet. Universet ble da elektrisk nøytralt, slik at fotoner kunne bevege seg fritt over store avstander. Universet blir gjennomsiktig. Det er strålingen fra denne epoken vi nå ser som den kosmiske bakgrunnstrålingen med en temperatur på ca. 3 K.

Fotoner kolliderer ofte med frie elektroner (Thomson-spredning) By Roque345 - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6894156

Men enormt mye sjeldnere med nøytrale atomer

CMB: Lys (mikrobølger) fra da universet ble gjennomsiktig

Nobelprisen i fysikk 2006

2013: Planck-satellitten (ESA)

Energi og geometri Generell relativitetsteori: tidrommets geometri er bestemt av energitettheten Høy tetthet: Lukket (endelig størrelse) Kritisk tetthet: Flatt (uendelig stort) Lav tetthet: Åpent (uendelig stort)

Energi og geometri Kritisk tetthet ~ 10-29 gram per kubikkcentimeter, svarer til 6 hydrogenatomer per kubikkmeter (i dag). Et univers med kritisk tetthet vil (normalt) utvide seg for alltid, men med en fart som nærmer seg null. Observasjoner av ujevnhetene i bakgrunnstrålingen kan lære oss om geometrien til universet.

Akselerasjon Observasjonene viser at universet ser flatt ut. Men: observasjoner av supernovaer (type Ia) viser at universet utvider seg fortere nå enn tidligere.

Neste forelesning: Mer kosmologi