1 / 61

Kosmologi II

Kosmologi II. Mørk Energi Og Mørkt Stof Af Ole Bjælde Cand. scient & ph.d. studerende ved Århus Universitet. Universets indhold. Normalt Stof. EVIDENS FOR MØRKT STOF. Første Hint i 1933. Fritz Zwicky – virialsætningen. For meget masse – dunkle Materie!. Rotationskurver af Galakser.

mavis
Download Presentation

Kosmologi II

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kosmologi II Mørk Energi Og Mørkt Stof Af Ole Bjælde Cand. scient & ph.d. studerende ved Århus Universitet

  2. Universets indhold

  3. Normalt Stof

  4. EVIDENS FOR MØRKT STOF

  5. Første Hint i 1933 Fritz Zwicky – virialsætningen For meget masse – dunkle Materie!

  6. Rotationskurver af Galakser

  7. Gravitationslinser Mørkt stof vil ikke kun påvirke stof – det vil også påvirke lys!  b M Lys fra en fjern stjerne som akkurat strejfer Solens overflade =1.7”

  8. Gravitationslinser

  9. Gravitationslinser

  10. Gravitationslinser

  11. Strukturdannelse • Ikke baryonisk stof • Kun gravitation (+svag vekselvirkning) • Danner haloer før alle andre typer af stof som er påvirket af tryk • Uden mørkt stof villle strukturdannelse ske senere

  12. Bullet Cluster

  13. MØRKT STOF

  14. What’s The Matter? Stor variation i forslag! Forslag # 1: Axioner Masse=10-5eV~10-41kg Forslag # 2: Primordiale sorte huller Masse=105 MSOL~1035kg Krav: Kun vekselvirkning ved tyngdekraften og den svage vekselvirkning Weakly Interacting Massive Particles WIMPs

  15. Neutrinoer Dannet i universets begyndelse    Neutrino baggrund N=113 cm-3 I virkeligheden Det passer hvis

  16. Mørkt Stof • I øvrigt er neutrinoer hot dark matter • Udvisker små tæthedsfluktuationer • Maksimalt 30% hdm • Top-down strukturdannelse • Cold dark matter • Hierarkisk bottoms-up strukturdannelse • Ikke-relativistiske partikler • Warm dark matter

  17. WIMPs • Masser i GeV området • Supersymmetrisk partikel • Dannes i par med R-paritet +1,-1 • Henfalder i processer som bevarer R • Ender som den letteste(LSP) – kaldet  • Neutralino – mix photino, 2 higgsino, zino • Hverken EM eller stærk vekselvirkning • Mange fri parametre

  18. DETEKTION AF MØRKT STOF

  19. To Muligheder • Direkte detektion – dvs. observation af spredning af WIMPs indeni en detektor • Indirekte detektion – dvs. observation af annihilationsprodukter i fx den galaktiske halo eller måske gravitationel indfangning i solen eller jorden.

  20. Direkte Detektion • Kan afhænge af vinkel og tid • Daglig modulation – jordens rotation • Årlig modulation – jordens bane om solen • Detektion ved rekyleffekt på kerner • WIMP hastigheder på ca. v~220 km/s • Estimat for raten af detektioner (afhængig af masse og tværsnit) Neutralino Rekyl

  21. DAMA/LIBRA i Gran Sasso

  22. December 30 km/s 60° ~ 232 km/s 30 km/s June DAMA/LIBRA • Direkte detektion fra galaktisk halo • Large sodium Iodide Bulk for RAre processes • 250 kg NaI • Modulationseffekter

  23. DAMA/LIBRA Bernabei, et al. 2008 Resultater DAMA/LIBRA (4 years) total exposure: 0.53 tonyr

  24. DAMA/LIBRA Kun single-hit events viser modulation! DAMA/NaI (7 years) + DAMA/LIBRA (4 years)

  25. DAMA/LIBRA R(T)=S0+Ymcos[(t-t*)] Lille forskel fra 2. juni pga. temperatureffekter

  26. DAMA/LIBRA • Klar årlig modulation • Kun eksisterende for 2-6 keV • Kun eksisterende for single-hit events • Konsistent med 2. juni • Svært at finde alternativer

  27. Mit arbejde med CDM Moore et al, 1999

  28. Mit arbejde med CDM Moore et al, 1999

  29. Pause

  30. EVIDENS FOR MØRK ENERGI

  31. Supernovae • Dobbeltstjernesystem • Hvid dværg • Rød gigantstjerne • Masseoverførsel • Chandrasekhar-masse=1.4Msol • Supernovaeksplosion(SNIa) • Afstandsmål

  32. Supernovae Supernova 2004aw Supernova 2002bo

  33. Andre typer af supernovae Type II Eksplosioner af stjerner indeholdende brint Type I (a,b,c) Eksplosioner af stjerner ikke indeholdende brint

  34. Supernovae Type Ia • Stjernen når Mch og kollapser • Fusion i næsten hele stjernen • Stjernen eksploderer pga. den enorme energi • Chokbølge udsendes med 3% af c • Signifikant stigning i lysstyrke • Henfald af tunge grundstoffer

  35. Supernovae Type Ia Nikkel Korrigere for afstand Kobolt

  36. Supernovae • Analysere mange lyskurver for SN1a med z<2 • Svagere end i et univers med konstant udvidelse

  37. MØRK ENERGI

  38. Mørk energi Der bliver ikke mindre af det mens universet udvider sig Alm. stof Der bliver mindre af det mens universet udvider sig Mørk energi vil i sidste ende dominere!

  39. Einstein • Einsteins feltligninger • Løst af A. Friedmann i 1922 • Friedmann-ligningen • Accelerationsligningen

  40. Einstein Ny type energi Statisk Univers Einsteins trick Positivt krummet univers =+1

  41. Galakserne flytter sig!

  42. Kosmologisk Konstant Negativt tryk Vakuum-energi Forklarer universets accelererende ekspansion

  43. Koincidens-problem

  44. Kosmologisk konstant-problem Når vi udregner tætheden tager vi fejl med en faktor 10.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000

  45. Andre Kandidater? Alm. stof, mørkt stof og stråling har positivt tryk Quintessence(Kvintessens) Dynamisk, rum- og tidsafhængig type af energi med negativt tryk tilstrækkelig til at styre den accelererende ekspansion

  46. Quintessence Kan løse koincidensproblemet Nyt kosmologisk konstant problem =0 ?? Tryk = Kinetisk – Potentiel Energi per volumen = Kinetisk + Potentiel

  47. Neutrinoer med varierende masse Mørk energi = Neutrinoer + Quintessence Femte kraft   

  48. Kosmologisk Perturbations- teori • Strukturudvikling fra Big Bang • Perturbationer gror pga. tyngdekraften

More Related