MODERNE KOSMOLOGISTEEN HANNESTAD, INSTITUT FOR FYSIK OG ASTRONOMI

T (K) t (år)

Planck tiden1030 10-44 sekunder

He, D, Li Dannelse af grundstoffer

1 mia. 10 sekunder

Baggrunds-stråling

3000 300.000

50 1 mia. Galakse-dannelse

2,7 13 mia. Nu

HVORDAN VED VI ALT DET?

FORDI LYSET BEVÆGER SIG MED EN ENDELIG HASTIGHED (300.000 KM/S), SER VI BAGUD I TIDEN, NÅR VI SER LANGT BORT

SOLEN: 8,2 MINUTTER

ALPHA CENTAURI: 4 ÅR

ANDROMEDA GALAKSEN: 2,2 MIO. ÅR

FRA OBSERVATIONER AF FJERNE GALAKSER VED VI, AT DEALLE BEVÆGER SIG VÆK FRA OS OG, AT JO LÆNGERE DE ERVÆK, DESTO HURTIGERE BEVÆGER DE SIG

HVORDAN VED VI DET? DOPPLER EFFEKTEN

BLÅFORSKYDNING

RØDFORSKYDNING

DEN AMERIKANSKE ASTRONOM EDWIN HUBBLE FANDT I 1929, ATALLE GALAKSER FJERNER SIG, OG AT DER ER EN LINEÆR SAMMEN-HÆNG MELLEM DERES HASTIGHED OG AFSTAND

NU FØR

VORES UNIVERS MÅ ALTSÅ HAVE HAFT EN BEGYNDELSE!!!

KOMMER DET SÅ OGSÅ TIL EN AFSLUTNING EN GANG I FREMTIDEN?

DETTE AFHÆNGER AF TO TING:

1) MÆNGDEN AF MASSE I UNIVERSET

ΩM

2) DEN KOSMOLOGISKE KONSTANT (ANTI-TYNGDEKRAFT)

ΩΛ

OVERSAT TIL FYSISKE ENHEDER ER:

1=Ω

SVARENDE TIL

3g/cm 00000000100000000000000000000,0=ρ

UNIVERSETS GEOMETRIUNIVERSETS GEOMETRI AFHÆNGER OGSÅ AFUNIVERSETS MASSE OG DEN KOSMOLOGISKE KONSTANT

11KRUMNING M −Ω=−Ω+Ω== Λk

ÅBENT UNIVERS k = -1, Ω < 1 FLADT UNIVERS

k = 0, Ω =1 LUKKET UNIVERSk =1, Ω >1

ET TOMT UNIVERS UDVIDER SIG LINEÆRT MED TIDEN

Kt=STØRRELSEMASSE VIL PÅ GRUND AF TYNGDEKRAFTEN BREMSEUDVIDELSEN

HVIS ΩM > 1 KOLLAPSER UNIVERSET I ET ”BIG CRUNCH”

Ω = 0ΩM = 2, ΩΛ = 0ΩM = 1, ΩΛ = 0

DEN KOSMOLOGISKE KONSTANT VIRKER SOMEN ANTI-TYNGDEKRAFT OG FÅR UNIVERSETTIL AT UDVIDE SIG HURTIGERE

Ω = 0ΩM = 2, ΩΛ = 0.1ΩM = 1, ΩΛ = 0

DET TOTALE BIDRAG TIL ΩM FRA ALMINDELIGT STOF

Stjerner: Ω ~ 0.005

05.004.0~stofnormalt

Interstellar gas: Ω ~ 0.005

Gas i galaksehobe: Ω ~ 0.03

−Ω

DEN UMIDDELBARE KONKLUSION ER, AT UNIVERSET UDVIDER SIG FOR EVIGT, MEN LANGSOMMERE OG LANGSOMMERE.

ER DET NU OGSÅ RIGTIGT?

HVAD, HVIS DER ER STOF, VI IKKE KAN SE?

EN GALAKSES MASSE KAN FINDES UD FRA EN STJERNES BANE

TYNGDEKRAFT

STJERNENS BANE

HASTIGHED

EN TYPISK GALAKSE INDEHOLDER OMKRING 10 GANGE SÅ MEGETMASSE, SOM DET SYNLIGE - MØRKT STOF

ER DER NOGEN MÅDE AT MÅLE DE”GLOBALE” VÆRDIER AF ΩΜ OG ΩΛ?

DEN KOSMISKE BAGGRUNDS-STRÅLING

GALAKSERNES FORDELING

DEN KOSMISKE BAGGRUNDSSTRÅLING

DET TIDLIGE UNIVERS: MEGET VARMT OG TÆTIKKE GENNEMSIGTIGT FOR LYS

UNIVERSETS ALDER: CA. 300.000 ÅR

DET NUVÆRENDE UNIVERS:MEGET KOLDT OG TOMTGENNEMSIGTIGT FOR LYS

DER FINDES UJÆVNHEDER I BAGGRUNDSSTRÅLINGEN. DETER DISSE SMÅ UJÆVNHEDER, SOM SIDEN ER VOKSET OG BLEVETTIL GALAKSER, STJERNER, OG I SIDSTE ENDE OS....

VED AT MÅLE UJÆVNHEDERNE KAN MAN FAKTISK BESTEMMEUNIVERSETS GEOMETRI

Figur 28: MAP satellitten i L2 punktet. Figuren er fra NASA,så jeg ved ikke med copyright.

DEN AMERIKANSKE MAP SATELLIT BLEV OPSENDT I 2001 OGHAR NETOP OFFENTLIGGJORT DE FØRSTE DATA

UNIVERSETS GEOMETRI KAN MÅLES FRA BAGGRUNDSSTRÅLINGEN

Åbent univers Ω<1

Fladt univers Ω=1

Lukket univers Ω>1

KOSMOLOGI EFTER MAP

UNIVERSET ER MEGET TÆT PÅAT HAVE FLAD GEOMETRI

02.002.0TOT 02.1 +

−Λ =Ω+Ω=Ω m

MÅLINGERNE TYDER PÅ, ATDEN KOSMOLOGISKE KONSTANTFAKTISK GIVER DET STØRSTEBIDRAG!!

MÅLING AF GALAKSERNES FORDELING(SLOAN DIGITAL SKY SURVEY)

GALAKSERNES PLACERING I RUMMET KAN FORSTÅS UD FRABIG BANG TEORIEN

1: DET TIDLIGE UNIVERS (BAGGRUNDSSTRÅLING)

2: CA. 1 MIA. ÅR, DE FØRSTEGALAKSER DANNES

3: VORES NUVÆRENDE UNIVERS

ΛCDM MODEL(100 mio. lysår)3

STATE OF THE ART 2006: MILLENIUM SIMULATION (MPA, MÜNCHEN)

SIMULERING MED 10 MIA. PARTIKLER, VOLUMEN PÅ STØRRELSE MEDDET SYNLIGE UNIVERS (50 MIA LYSÅR)3

INDEHOLDER CA 20 MILLIONER GALAKSER

08.027.0 ±=ΩmSDSS KAN MÅLE Ωm:

SDSS

Både den kosmologiske konstant og mørkt stof bidrager til Ω, og enddanæsten lige meget

Dvs., at universet formentlig kommer til at udvide sig hurtigere og hurtigerei fremtiden, og at der aldrig kommer et ”big crunch”

tæthed

tiden

ρM

ρΛ

nutiden

DER ER STADIG MANGE ULØSTE SPØRGSMÅL:

1) HVAD ER DET MØRKE STOF?

2) HVAD ER DEN KOSMOLOGISKE KONSTANT?

3) HVORFOR BIDRAGER DE TO TING LIGE MEGETNETOP NU? (KOINCIDENSPROBLEMET)

4) HVOR KOMMER DE FØRSTE UJÆVNHEDER FRA?

5) HVORFOR ER UNIERVETS GEOMETRI FLAD?

SVARENE SKAL FORMENTLIG FINDES I FYSIKKENSLOVE VED MEGET HØJE ENERGIER

NATURKRÆFTERNES FORENING VED HØJ ENERGI

STÆRK

GUT (GRAND UNIFIED THEORY)

ELEKTROSVAG(SUPERSYMMETRI?)

E.M.

T.O.E

INFLATION?FLADHED + UJÆVNHEDER

MØRKT STOF?

KOSMOLOGISKKONSTANT?

SVAG

TYNGDE

1019100 1015

ENERGI / GeV

SLIDES KAN FINDES PÅ:

http://www.phys.au.dk/~sth/public.htm