AST1010 En kosmisk reise

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

AST1010 En kosmisk reise

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

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

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

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

AST1010 En kosmisk reise

Europas nye kosmologiske verktøykasse Bo Andersen Norsk Romsenter

CERN og The Large Hadron Collider. Tidsmaskinen

Universets inflasjonsfase i lys av BICEP2-observasjonene

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

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

Løsningsforslag til prøve i fysikk

Superstrenger. Teorigruppa, Fysisk institutt

AST5220 forelesning 1 Litt praktisk CMB-analyse

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

UT I VERDENSROMMET! Normal text - click to edit. Mørk materie Universets ekspansjon Mørk energi

AST1010 En kosmisk reise

AST5220 forelesning 1 Litt praktisk CMB-analyse

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

UNIVERSITETET I OSLO

Hvorfor mørk materie er bare tull

Leksjon 18 Universet akselererer Hubbles lov

AST1010 En kosmisk reise

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

Universets tidlige utvikling Øyvind Grøn TAF 1. oktober 2012

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise

Jakten på universets kjempelinser

UNIVERSITETET I OSLO

LHC girer opp er det noe mørk materie i sikte?

EksameniASTlolo 13 mai2

Eirik Gramstad (UiO) 2

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

Modell, Cold Dark Matter, Normal text - click to edit

VELKOMMEN TIL INTERNATIONAL MASTERCLASSES 2017 FYSISK INSTITUTT, UNIVERSITETET I OSLO

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. Forelesning 16: Hvite dverger, supernovaer og nøytronstjerner

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

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Melkeveien

Fysikk og virkelighetsoppfatning

Fysikk og virkelighetsoppfatning

Innhold. Forord... 11

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 3: Mekanikk, termodynamikk og elektromagnetisme

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Sola

AST1010 En kosmisk reise

Svarte hull kaster lys over galaksedannelse

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien

UNIVERSITETET I OSLO

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

Parameter-estimering estimering og CosmoMC

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Dopplereffekten Relativitetsteori Partikkelfysikk

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 13: Sola

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

Fysikk og virkelighetsoppfatning

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

Melkeveien sett fra jorda

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

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

ESERO AKTIVITET UNIVERSETS HISTORIE. Lærerveiledning og elevaktivitet. Klassetrinn 7-8

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

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

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

Moderne partikkelfysikk. Normal text - click to edit

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjernedød i to varianter 10/13/15. Forelesning 15: Hvite dverger, nøytronstjerner og sorte hull

Fagevaluering AST1100 Høst 2004

De vikagste punktene i dag:

Fysikk 50 år frem i tid

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

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

Last ned Hva er kosmos - Øystein Elgarøy. Last ned

Last ned Hva er kosmos - Øystein Elgarøy. Last ned. Last ned e-bok ny norsk Hva er kosmos Gratis boken Pdf, ibook, Kindle, Txt, Doc, Mobi

AST1010 En kosmisk reise

Kreftenes opprinnelse i rommet (Naturkreftenes prinsipp) Frode Bukten

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

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

Spørretime før eksamen AST 1010

Kan vi lære litt kvantefysikk ved å lytte til noen lydprøver? Arnt Inge Vistnes Fysisk institutt, UiO

Fagevaluering FYS Kvantemekanikk

URSTOFF VAKUUM KVARK-GLUON PLASMA

Tvetydighets-feil. Et ord eller begrep benyttes i to eller. slik at argumenter opphører å gi. gjenkjent. flere ulike meninger i et argument,

Onsdag og fredag

Eksperimentell partikkelfysikk. Kontakt :

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: Dannelsen av solsystemet

Foto: Basso Cannarsa Carlo Rovelli (f. 1956) er en italiensk forsker og forfatter. Han har utgitt en rekke bøker, og er som teoretisk fysiker

AST En kosmisk reise Forelesning 1: Om emnet, pensum og eksamen Hva er astronomi og astrofysikk? Stjernehimmelen

Transkript:

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 21: Kosmologi, del 2 https://www.youtube.com/watch? v=xbr4gkrny04 1

Ca. 68% frastøtende energi Akselerasjon Observasjonene viser at universet ser flatt ut. Men: observasjoner av supernovaer (type Ia) viser at universet utvider seg fortere nå enn tidligere. Kosmisk bakgrunnsstråling viser det samme Hva kan lage frastøtende gravitasjon? Universet er ca. flatt, har ca. kritisk tetthet 2

Ikke nok materie for flathet Kan bestemme materietettheten, for eksempel ved å kartlegge fordelingen av galakser i universet Finner at materietettheten er 32% av den kritiske tettheten Ytterligere evidens for mørk energi fra avansert matematikk: 1 0.32 = 0.68 3

Mørk energi Vanlig materie har alltid tiltrekkende tyngdekraft, kan ikke forklare at universet akselererer. (Mørk materie har samme problem) En mulig forklaring: vakuumenergi (Einsteins kosmologiske konstant) Eller kanskje GR bryter sammen ved store avstander (modifisert gravitasjonsteori)? 4

Vakuumenergien Elementærpartikler beskrives ved såkalte kvantefelt. Når feltene er i den laveste energitilstanden, er det ingen partikler til stede. Men kvantefysikken krever at feltet har nullpunktsvingninger. Vakuum har energi! Problem: Må summere opp bidrag fra alle frekvenser Uendelig vakuumenergi! Finnes det et naturlig sted å stoppe? Planck-skalaen Kosmologisk konstant-problemet Bruker vi frekvensen som svarer til Planckmassen som cutoff, får vi en teoretisk forutsigelse for vakuumenergien. Men denne er 10 55 ganger større enn verdien som observasjonene tilsier. Vi har et problem! 5

Modifisert gravitasjon GR + homogenitet + observasjoner mørk energi. Men hva om GR er feil? Kan det være tilfellet at homogenitet + observasjoner GR må endres og ingen mørk energi? Ja, og flere forslag til modifikasjoner finnes. Trenger flere og bedre observasjoner. Modifisert gravitasjon vs. GR Modifisert gravitasjon vs. GR 6

ESA-satelliten Euclid (2020) Horisontproblemet Flathetsproblemet 7

Løsning: Inflasjon Inflasjon er en kort periode med voldsomt akselerert ekspansjon tidlig i universets historie. Løser horisontproblemet: Punkter som er langt unna hverandre i dag, kan ha vært svært nær hverandre tidligere (og utjevnet temperaturen da). Løser flathetsproblemet: Et krumt område blir mye flatere om det blåses opp kraftig. Bonus: Opphav til kosmiske strukturer. Horisontproblemet løst Sett at inflasjon starter ved t=10-35 s. Da var horisonten 10-35 lyssekunder = 3 x 10-27 m. Varer til t=10-33 s, universet utvider seg med en faktor 10 26. Da er området innenfor horisonten vi startet med vokst til 0.3 m. I løpet av den strålingsdominerte fasen vokser dette området til ca. 10 23 m = ca. 10 millioner lysår. Fram til i dag vokser det med en ytterligere faktor ca. 3500 til 35 milliarder lysår. https://www.youtube.com/watch? v=axrbsofidnk 8

Flathetsproblemet løst Kosmiske strukturer Galakser (og galaksehoper) dannes der mørk materie klumpet seg sammen Etter rekombinasjon: Mange færre kollisjoner mellom fotoner og synlig materie denne kunne falle inn i klumpene med mørk materie og lage galakser Men hvorfor begynte den mørke materien å klumpe seg? Inflasjon og strukturdannelse Kvantefluktuasjoner: Små ujevnheter i energitetthet (Heisenbergs uskarphetsprinsipp) Inflasjon blåste disse ujevnhetene opp til enormt stor skala (temperaturvariasjoner i mikrobølgebakgrunnen) Resultat: Inflasjonen stoppet ikke samtidig overalt noen områder utvidet seg litt mer (og ble mindre tette) Der inflasjonen stoppet tidlig (de tetteste områdene) begynte gravitasjon å klumpe den mørke materien 9

Evidens for inflasjon Anomalier Dannelse av strukturer Vi tror at strukturene vi ser i universet i dag ble til ved at ujevnhetene dannet i inflasjonsfasen vokste seg større p.g.a. tyngdekraften. Strukturdannelse kan ikke forklares med lysende, baryonisk materie alene mørk materie. Den mørke materien kan være kald (lave termiske hastigheter) eller varm (høye termiske hastigheter) 10

Dannelse av strukturer Kald mørk materie: små strukturer dannes først. Varm mørk materie: store strukturer dannes først. Ser galakser som ble dannet da universet var mindre enn en milliard år gammelt kald mørk materie. Ujevnhetene i tettheten er gjenspeilet i ujevnheter i temperaturen til den kosmiske bakgrunnstrålingen. https://www.youtube.com/ watch?v=kif4on6qope Hvor kommer universet fra? Fantes det noe før Big Bang? Hvordan startet universet? 11

The Ultimate Free Lunch Anbefalt lesning Lawrence Krauss: A Universe From Nothing Sean Carroll: From Eternity to Here Brian Greene: The Hidden Reality Ubesvarte spørsmål Hva skjedde i (og rett etter) Big Bang? Hva er mørk materie? Hva er mørk energi? 12

I morgen: Oppsummering Hva er viktig(st) til eksamen? En ufullstendig, men relevant oversikt over hele pensum Spesielt fokus på det læreboken ikke nevner Også noen generelle eksamenstips Spørretime neste mandag IKKE gruppetimer eller forelesninger neste uke Gruppelærere til stede på spørretimen (samme tid og sted som forelesning) Mulig å sende inn spørsmål på e-post: oddps@astro.uio.no Eller bare skrive seg på lista på spørretimen Neste forelesning: Repetisjonsforelesning: Det viktigste i pensum 13