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Urknall

Urknall. Heutiges Weltbild. Edwin Hubble: „ Universum expandiert“ . Albert Einstein Allgemeine Relativitätstheorie (1915). Galaxien. Spektrallinien. Abb. 1: Spektrum des weißen Lichtes. Abb. 2: Spektrum von Helium. Abb 3: Spektrum von Kohlenstoff.

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Presentation Transcript

  1. Urknall

  2. Heutiges Weltbild Edwin Hubble: „Universum expandiert“ Albert Einstein Allgemeine Relativitätstheorie (1915)

  3. Galaxien

  4. Spektrallinien Abb. 1: Spektrum des weißen Lichtes Abb. 2: Spektrum von Helium Abb 3: Spektrum von Kohlenstoff Beobachtungen: Rotverschiebung bei ALLEN Galaxien das Universum expandiert

  5. Hubble-Gesetz v= H0d v -Radialgeschw. H0-Hubble-Parameter d -Entfernung der Gal. Edwin Hubble: „Universum expandiert“

  6. infrarote Aufnahme von Sternen u. Galaxien (ca 50 – 100 Lichtjahre entfernt) 2. November 2005

  7. Licht von ersten Sternen im Universum (ca 13 Mrd Jahre alt) 2. November 2005

  8. PLANCK- Ära 10-43 0 Zeit, sec Temperatur:  Dichte:  Temperatur: 1032 Kelvin Dichte: 1092 g/cm³ Singularität

  9. PLANCK- Ära 10-43 0 Zeit, sec Temperatur:  Dichte:  Temperatur: 1032 Kelvin Dichte: 1092 g/cm³ Singularität

  10. PLANCK- Ära 10-43 0 Zeit, sec Quantenvakuum Teilchen und Antiteilchen

  11. PLANCK- Ära 10-43 0 Zeit, sec Quantenvakuum Teilchen und Antiteilchen Casimir-Effekt (1948)

  12. Was war vorher? 0 Zeit primordiales Quantenvakuum primordial: ursprünglich, am Anfang stehend beliebig viele Dimensionen Urknall spontane Symmetriebrechung (Quantenvakuumfluktuation) 10 Dimensionen 4 Dimensionen

  13. Entstehung von Kräften 10-36 10-12 10-43 0 Zeit, sec Urkraft GUT-Kraft Schwache Wechselwirk. Elektromag. Kraft Starke Wechselwirkung (Kernkraft) Gravitation GUT = Grand Unified Theory

  14. Entstehung von Elementen 3 Min 400.000 Jahre 0 Zeit Entkopplung der Strahlung H, 3He, 4He P l a s m a Materie: - ionisiert - ans Strahlungfeld gekoppelt

  15. Gleich geht‘s weiter... Boris Levin

  16. Schwarze Löcher

  17. Gliederung • Einsteins Relativitätstheorie • Der Tod eines Sterns • Verschiedene Typen von schwarzen Löchern • Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius) • Wie kann man schwarze Löcher sehen? • Raumkrümmung und die Zeit bei einem schwarzen Loch

  18. Einsteins Relativitätstheorie • Je schneller sich ein Körper bewegt, desto langsamer vergeht für ihn die Zeit • Raum und Zeit kommen nicht getrennt vor, sondern zusammen als Raum-Zeit • Gravitation = Krümmung der Raumzeit Raumzeit - Krümmung

  19. Einsteins Relativitätstheorie Beweis der Raumzeit-Krümmung durch Ablenkung von Lichtstrahlen bei der Sonne

  20. Der Tod eines Sterns

  21. Weiße Zwerge • sehr klein, deshalb geringe Leuchtkraft trotz hoher Temperatur • Masse: ähnlich der Masse unserer Sonne • Dichte: 1 Tonne pro Kubikzentimeter • Temperatur: ca. 25.000 °C • Radius: ca. 20.000 km • Stabil unter 1,4 Sonnenmassen: • Entartungsdruck  Gravitationskraft

  22. Neutronensterne • Elektronen und Protonen fusionieren beim Gravitationskollaps zu Neutronen: Stern ist stabil durch die sehr hohe Dichte des Kerns • Masse: großer 1,4 und kleiner 3,2 Sonnenmassen • Dichte: 1Mrd. Tonnen pro Kubikzentimeter • Radius: ca. 10 km

  23. (Stellare) Schwarze Löcher • Entstehen wie ein Neutronenstern, nur dass der Stern nie aufhört zu kollabieren • Masse: mehr als 3,2 Sonnenmassen • Dicht: unendlich groß, da der Stern immer weiter zusammenfällt • Radius: wenige Kilometer Illustration: Schwarzes Loch in einem Doppelsternsystem, durch die hohe Gravitation fließt Gas zum Schwarzen Loch

  24. Typen von Schwarzen Löcher • Supermassive Schwarze Löcher • - im Zentrum von Galaxien • - Milliardenfache Masse unserer Sonne • - Größe unseres Sonnensystems 2. Stellare Schwarze Löcher - Überrest eines toten Sterns Supermassives Schwarzes Loch 3. Winzige primordiale (urzeitliche) Schwarze Löcher - Gewicht: einige Milliarden Tonnen - Durchmesser kleiner als ein Atomkern - verschlucken fast keine Materie - existieren bisher nur in der Theorie

  25. Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius) • Radius um ein Schwarzes Loch, an dem die Fluchtgeschwindigkeit = der Lichtgeschwindigkeit ist. Materie, die in diesem Radius gerät, müsste schneller als Licht sein um zu entkommen. • Ein Schwarzes Loch hat keine feste Oberfläche, nur diesen Schwarzschild-Radius

  26. Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius) Entweichgeschwindigkeit : • v=√(2•G•M/r) • (v: Entweichgeschwindigkeit, • G: Gravitationskonstante, M: Masse, r: Radius) • Sonnenradius: 700.000 km • Entweichgeschwindigkeit an der • Sonnenoberfläche: 617 km/s Schwarzschild-Radius: • Rs=2•G•M/c² • Schwarzschild-Radius der Sonne: 2,9 km

  27. Wie kann man Schwarze Löcher sehen? • Anhaltspunkte durch in das Schwarze Loch fallende Objekte: • Sie gehen in eine Umlaufbahn um das Schwarze Loch • Sie senden Licht und kurzwellige Strahlung aus • Akkretionsscheiben

  28. Wie kann man Schwarze Löcher sehen? Das von einer Galaxie abgestrahlte Licht trifft auf das Schwarze Loch. Das Licht, das sehr nahe auf das Schwarze Loch trifft, wird „verschluckt“. Das restliche wird durch die Raumkrümmung verzerrt.

  29. Die Raumkrümmung bei einem Schwarzem Loch Da ein Schwarzes Loch eine unbegrenzt hohe Dichte hat, wird die Raumzeit so stark zugespitzt, dass sie „zerreißt“. Dieses Loh der Raumzeit nennt man Singularität

  30. Die Zeit bei einem Schwarzem Loch In der Nähe großer Massen vergeht die Zeit langsamer aHypothese der Zeitdilatation 1960: experimentell bestätigt Da im Schwarzem Loch unendlich hohe Masse konzentriert ist, gibt es dort keine Zeit!

  31. Quellenangaben: Relativitätstheorie: •http://www.quarks.de/ „Die Relativitätstheorie - einfach erklärt“ •http://www.yourbestman.de/000/bnice/wurml/sl3.htm •http://lexikon.astronomie.info/Einstein/Einstein.html Der Tod eines Sterns: •http://www.bnv- bamberg.de/home/ba4616/gkastro/gkastro30.htm •http://members.aol.com/aunkelbach/schulcd/physik/ster ne.htm Weiße Zwerge: •http://www.br-online.de/wissen- bildung/thema/sonne/riesen.shtml •http://www.jgiesen.de/astro/stars/schwarzesLoch.htm •http://www.astro-web.de/vhs/sterne/wzwerge.html Neutronensterne: •http://www.jgiesen.de/astro/stars/schwarzesLoch.htm Schwarze Löcher: •http://www.quarks.de/relativ/05.htm •http://www.astro-web.de/vhs/sterne/schwarzloch.html •http://www.astris.de/astronomie/schwarze%20loecher/s chwarze_loecher.html •http://www.mpia-hd.mpg.de/suw/suw/SuW/BR- alpha/AC008-SchwarzeLoecher/AC008-356.html •http://www.zum.de/Faecher/A/Sa/STERNE/schw_loech er.htm •http://olsnsrv.cs.uni-magdeburg.de/OLSN/Schulen/OvG- Gym-MD/andib/tbrueck.htm •http://www.wissen.de/ Stichwort „Schwarzes Loch“ •http://www.yourbestman.de/000/bnice/wurml/sl.htm •Raumkrümmung: http://www.blue- cosmos.de/themen/gravitation/gravitation.html •http://www.myuniversum.de/Astronomie/Stellarastronom ie/Lebenszyklus/Schwarzes_Loch/schwarzes_loch.html

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