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Vom Anfang und Ende des Universums

Vom Anfang und Ende des Universums. Wolfgang Hillebrandt MPI für Astrophysik Garching. Göttingen, 10. Februar 2009. Wor über ich nicht sprechen will …. Das ,, neue ” kosmologische Weltbild …. Das ,, neue ” kosmologische Weltbild ….

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Vom Anfang und Ende des Universums

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Presentation Transcript

  1. VomAnfang und Ende des Universums Wolfgang Hillebrandt MPI für Astrophysik Garching Göttingen, 10. Februar 2009

  2. Worüber ich nicht sprechen will ….

  3. Das ,,neue” kosmologischeWeltbild ….

  4. Das ,,neue” kosmologischeWeltbild ….

  5. Das ,,neue” kosmologischeWeltbild ….

  6. …. und wieallesbegann ….

  7. KosmologischerHintergrund - Λ gµν??? • Einstein’scheFeldgleichungen

  8. Wie kann man den Kosmos ,,vermessen”? • Durch die Messung von Abständen und/oder • durch die Messung von Winkeln.

  9. Entfernungsmessungen: Unsere kosmische Nachbarschaft: (1 Lichtjahr = 9,46 Billionen km!)

  10. Astronomie: Blicke in die Vergangenheit! Galaktisches Zentrum: Auf der Erde lebten Neandertaler Andromeda-Galaxie: Die Alpen entstehen Der Coma-Haufen: Der Archeopterix flog

  11. Methoden fürkosmischeEntfernungsmessungen • 1. Die Paralaxe

  12. Methoden fürkosmischeEntfernungsmessungen • 1. Die Paralaxe

  13. 2. Die “Standardkerze”

  14. 3. GeeichteStandardkerzen: variable Sterne

  15. 4. Der Doppler-Effekt Wennsichein Stern odereinGalaxie von unswegbewegt: Das Lichterscheint rot-verschoben! ,,Hubble-Gesetz” v

  16. Ein “modernes” Hubble-Diagramm

  17. Leuchtkraftabstände (ersetzt 1/r2 – Gesetz): • mit und • wM= 0 (Materie) • wR=⅓ (Strahlung) • w= -1 (Kosmologische Konstante/Vakuum)

  18. M = 0 Offen M < 1 M = 1 Geschlossen M > 1 schwächer Rotverschiebung - 14 - 9 - 7 heute Milliarden Jahre Mittlerer Abstand zwischen den Galaxien Zeit

  19. Supernovae als Standardkerzen? Supernova (SN) 1604 (“Keplers Supernova”)

  20. Was ist eine (Typ Ia) Supernova?

  21. Supernovae in entfernten Galaxien

  22. Lichtkurven von gut beobachteten SNe Ia Gemessen HELLIGKEIT Zeit nach dem Maximum in Tagen

  23. Lichtkurven von gut beobachteten SNe Ia “Kalibrierte” Lichtkurven HELLIGKEIT Zeit nach dem Maximum in Tagen

  24. Das Hubble-Diagramm für nahe Supernovae (dunkel) Scheinb. minus absolute Größe (hell) (nahe) ,,Rotverschiebung” (fern)

  25. Sehr weit entfernte Supernovae Supernovae sind sehr selten, ca. 1 SN pro 100 Jahre und Galaxie. Man muß sehr viele Galaxien beobachten!

  26. Suchstrategie: 1.Wiederholtes Scannen eines Feldes. 2. Elektronisches Auslesen der Daten. 3. Nachfolge-beoachtungen.

  27. Supernovae • werden • heute bei • Rotverschie- • bungen von • Z > 0,1 • routinemäßig • entdeckt!

  28. Die Ergebnisse • Supernovae, die weitwegsind, also explodierten, als das Universumetwahalb so alt war wieheute (vorbiszu 8 MilliardenJahren), sindetwaslichtschwächeralssieesseinsollten. → Siesindweiter von unsentferntalseine ,,normale” Kosmologieerlaubt. → Das Universumexpandiert (heute) beschleunigt ! Warum???

  29. M = 0 Offen M < 1 M = 1 Geschlossen M > 1 schwächer Rotverschiebung - 14 - 9 - 7 heute Milliarden Jahre Beschleunigte Expansion ! Mittlerer Abstand zwischen den Galaxien Zeit

  30. 209 SNe Ia und Mittelwerte “Flaches” UniversummitBeschleunigung “Leeres” Universum “Geschlossenes” Universum

  31. Die ,,DunkleEnergie’’ • ,,KosmologischeKonstante” (odereineandereModifikationderAllgemeinenRelativitätstheorie)? • Energie des (Quanten-)Vakuums ? • EinneuesunbekanntesEnergiefeld ? Das Vakuum wirkt wie ein Gas mit negativem Druck!

  32. Kosmologie und Typ Ia Supernovae Galaxiensurveys Die “Zustandsgleichung” des Universums: p = wρ ä ~ (ρ + 3p) w ‹ -1/3 : Beschleunigung! Kosmologische Konstante = Vakuumenergie? Supernovadaten

  33. Was ist also die Zukunft des Universums?

  34. Was ist also die Zukunft des Universums? Hängt von der Natur der Dunklen Energie ab !

  35. Ein unabhängiger Test:Der kosmische Mikrowellen-Hintergrund George Gamow (1946): Es gibt ~400 Photonen pro Kubikzentimeter Arno Penzias und Robert Wilson: Zufällige Entdeckung 1964

  36. Der kosmische Mikrowellen-Hintergrund Vor der Rekombination: Das Universum is undurchsichtig. Nach der Rekombination: Das Universum ist durchsichtig. Übergang ~300 000 Jahre nach dem Urknall! 300000 J 109 J heute

  37. Oberflächeder “letztenStreung” transparent undurchsichtig

  38. Nobel-PreisfürPhysik 2006 für COBE: John Mather George Smoot

  39. Könnenwir den “Klang” des Universums “sehen”? Komprimiertes Gas erwärmtsich  Temperaturfluktuationen

  40. DerHimmelim “Licht” der 2,7° K Strahlung (nach WMAP)

  41. Die Interpretation derDaten

  42. Interpretation der Daten: Geometrie des Universums: “flach” (Euklidisch) “Dunkle Energie”: ~73% “Dunkle Materie”: ~23% Baryonen: ~4% Alter des Universums: ~13,7 Milliarden Jahre (Fehler < 2% !!!)

  43. Was sind die möglichen Fehler? “Statistisch”? “Systematisch”? Laufende und zuküftige Projekte

  44. SN Projekte SN Factory Carnegie SN Projekt ESSENCE CFHT Legacy Survey Hohe-z SN Suche (GOODS) JDEM/SNAP (Supernova Acceleration Probe)

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