![Page 1: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/1.jpg)
HOVO cursus Kosmologie
Voorjaar 2011
prof.dr. Paul Grootdr. Gijs Nelemans
Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen
![Page 2: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/2.jpg)
HOVO cursus Kosmologie
Overzicht van de cursus:
17/1 Groot Historische inleiding + afstandsladder 24/1 Nelemans Observationele kosmologie, CMB 31/1 Nelemans Friedmann vgl., Nucleosynthese 7/2 Nelemans Donkere materie en Structuurvorming 14/2 Nelemans Supernovae, donkere energie 21/2 Groot Weak lensing, EUCLID, toekomst
![Page 3: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/3.jpg)
De wet van Hubble
De wet van Hubble
Doppler effect: c
v=
λ
Δλ
v= H 0 d
![Page 4: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/4.jpg)
Het expanderende Heelal
Conclusie: Het Heelal expandeert!
Consequenties: Afstanden worden groter! Vroeger was de schaal kleiner! Het heelal koelt af! Vroeger was het kleiner!
Het heelal is begonnen in een hete Oerknal!
![Page 5: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/5.jpg)
De hete Oerknal
Hete Oerknal model spectaculair bevestigd:
De expansie van Hubble
De microgolfachtergrond straling
Nucleosynthese van de elementen
![Page 6: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/6.jpg)
De Afstandsladder
Kosmologie hangt helemaal samen met afstanden
meten in het Heelal
![Page 7: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/7.jpg)
De Afstandsladder
Aaneenschakeling van methodes:
Radar ranging
Parallax
Variabele sterren (RR Lyrae & Cepheiden)
Maser afstanden
Supernovae
Tully-Fisher & Fundamental Plane
Hubble expansie
![Page 8: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/8.jpg)
Radar/Laser Ranging
Uitgangspunt: lichtsnelheid is constant
Bereik: Zonnestelsel
![Page 9: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/9.jpg)
De parallax meting
Zon
Aarde
2p
De afstand van de ster: tan p = d / 1 AU ≈ p
d
1AU
Dit is de definitie van de afstandsmaat ‘parsec’ : een ster staat op 1 parsec
afstand als hij een parallax vertoont van 1 boogseconde.
![Page 10: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/10.jpg)
Variabele Sterren
![Page 11: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/11.jpg)
Variabele Sterren
![Page 12: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/12.jpg)
Supernovae Type Ia
Ontbranding van koolstof in witte dwergonder gedegenereerde omstandigheden
Relatie tussenhelderheidsverloop en helderheid!
afstand
![Page 13: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/13.jpg)
Wet van Hubble
0
0
0
1λ
λλ=
λ
Δλ+=z
Roodverschuiving
z+1 = 'terug-kijktijd' = a(t)/a(t0)
Fractionele grootte van het Heelal, i.e. op z = 5: grootte heelal 1/6 van nu, etc.
![Page 14: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/14.jpg)
Het heelal in kaart
• Gebruik van de afstandsladder om objecten in het heelal te meten
• Van zonnestelsel, via Melkweg tot grote-schaalstructuur van het Heelal
•
.
![Page 15: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/15.jpg)
1 lj
![Page 16: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/16.jpg)
100 lj
![Page 17: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/17.jpg)
30 000 lj
![Page 18: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/19.jpg)
Andromeda, ruim 2 miljoen lj
![Page 20: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/20.jpg)
10 miljoen lj
![Page 21: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/21.jpg)
Antennae-
melkwegstelsels(NGC 4038/4039)
63 miljoen lj (z = 0.005)
1500 lj
![Page 22: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/22.jpg)
Coma Cluster 320 miljoen lj
(z = 0.03)
![Page 23: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/23.jpg)
Jaren ’70: surveys
![Page 24: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/24.jpg)
Schuimachtigestructuur!
![Page 25: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/25.jpg)
DNA
![Page 26: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/26.jpg)
Z = 0.17
![Page 27: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/27.jpg)
z = 0.7
![Page 28: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/28.jpg)
Sloan Digital Sky Survey
z = 4.75 Quasar
z = 5.0 Quasar
![Page 29: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/29.jpg)
Hubble Deep Field
10 miljard lj
Hubble Deep Field
10 miljard lj
(z = 6)
![Page 30: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/30.jpg)
13 miljard lj!
(z = 8-10)
![Page 31: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/31.jpg)
Verste objectenGRB at z=8.2
Galxies at z ~ 9
![Page 32: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/32.jpg)
J drop outs
![Page 33: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/33.jpg)
Hoe ver kunnen we terug?
• Terug in tijd: heelal steeds heter
• Gamow, Alpher (1948)• Mogelijke verklaring elementen
He etc. (temperatuur voor H fusie ~109 K) volgende week
• Bij temperatuur ~10 000 K waterstof ioniseert (p + e-)
• Daarvoor: straling “gevangen” door verstrooiing met electronen
• Daarna: straling beweegt vrij door Heelal
• Door uitzetting Heelal worden fotonen “langer”. Temperatuur daalt, nu T ~ 5K
• Nog zichtbaar?• Jaren 60: Dicke, Peebles
(Princeton) gaan op zoek
.
Gamow
Alpher
![Page 34: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/34.jpg)
1964 Penzias & Wilson
••
.
Nobelprijs 1974
![Page 35: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/35.jpg)
Jaren ’90: COBE
••
.
![Page 36: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/36.jpg)
Anisotropie in CMB
Temperatuur van de CMB (Cosmic Microwave Background) aan de hemel in kleurcode: 0 K is blauw en 4 K is rood (COBE).Het melkwegvlak loopt horizontaal en het centrum van de figuur is in de richting van het centrum van ons Melkwegstelsel.
![Page 37: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/37.jpg)
Fluctuaties in de CMB-temperatuur aan de hemel op eenschaal tussen 2,724 K (blauw) en 2.732 K (rood) met COBE.
Dipoolanisotropie: T 0,00335 K
![Page 38: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/38.jpg)
Temperatuurfluctuaties na aftrekken van de dipoolcomponent: van blauw naar rood T = 0,000018 K
De rode band is straling van ons Melkwegstelsel.
![Page 39: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/39.jpg)
Fluctuaties in achtergrondstraling!Na aftrek van dipoolcomponent en galactische straling van stof (termisch), heet gas (vrij-vrij),
![Page 40: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/40.jpg)
WMAP
![Page 41: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/41.jpg)
![Page 42: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/42.jpg)
Planck
• Nieuwe ESA satelliet
• Gelanceerd in 2009
(samen met Herschel)
•Gaat nog
gedetailleerdere kaart van
de achtergrondstraling
maken
.
![Page 43: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/44.jpg)
Een gaswolk kan zich slechts samentrekken als zijn interne
gasdrukkracht klein genoeg is ten opzichte van de zwaartekracht:
Jeansmassa
![Page 45: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/45.jpg)
WMAP WMAP
structuurvorming uitfluctuaties
Ook: meting uitdijing!
(laatste college)
![Page 46: HOVO cursus Kosmologie - astro.ru.nl · HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 2011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022041214/5e034f52e72876767566e731/html5/thumbnails/46.jpg)