1 / 49

Na počeku bejaše...Veliki prasak!

Na počeku bejaše...Veliki prasak!. Prof. Dr Tijana Prodanović PMF Novi Sad Astronomsko društvo Novi Sad. Kosmologija. Oblast astronomije O poreklu, evoluciji i sudbiji Kosmosa. POČETAK. KRAJ?. Veliki Prasak. Teorija o nastanku svemira iz jedne vrele, guste tačke koja

gabby
Download Presentation

Na počeku bejaše...Veliki prasak!

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. Na počeku bejaše...Veliki prasak! Prof. Dr Tijana Prodanović PMF Novi Sad Astronomsko društvo Novi Sad Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  2. Kosmologija • Oblast astronomije • O poreklu, evoluciji i sudbiji Kosmosa POČETAK KRAJ? Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  3. Veliki Prasak • Teorija o nastanku svemira iz jedne vrele, guste tačke koja je počela da se širi • 1949. Sir Fred Hoyle je nazvao ovu teoriju “Veliki prasak” (“Big Bang”) • u stvari, hteo je da je ismeje • ali je ime ostalo • Naučnici nemaju i neće imati sva objašnjenja o Velikom prasku • Ali sve više prosmatranja potvrđuje da je svemir zaista tako nastao Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  4. Nije eksplozija! • Ne postoji centar i nema razbacivanja stvari svuda okolo • Desilo sesvudau isto vreme • Svemir je od jednom bio ispunjen energijom – vreo i gust • Početak prostora i vremena, materije i energije • Kako se prostor-vreme širilo svemir se hladio i razređivao • I na kraju su se formirale zvezde i galaksije koje danas vidimo Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  5. Stubovi kosmologije • Glavni posmatrački dokazi teorije vrelog Velikog praska • Važne vesti: svemir se širi! Hablov zakon • Svemirska kuhinja: prvi elementi H, He, D, Li • Eho velikog praska: kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  6. Galaksije se udaljavaju od nas! 1928, Edwin Hubble Većina galaksija se udaljava od nas Izuzetak su galaksije iz “komšiluka” (na pr. Andromeda) Što je dalja neka galaksija to se brže udaljava od nas – Hablov zakon v=Hod v – brzina d – rastojanje Ho – Hablova konstanta July 28th, 2006 Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Astronomy 100 6

  7. Interpretacija: Pogled na Svemir Egoista – Mi smo centar svemira! Einstein – Svemir se širi, i ne postoji centar! July 28th, 2006 Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Astronomy 100 7

  8. 1. Mišljenje egoiste • U principu moguće! • Ali! Mnogo razloga zašto ne valja biti “Egoista” • Nije filozofski • Nije kopernikanski! • Nije ono što vidimo • Mlečni put ni komšiluk galaksija ne izgledaju kao standardni centri eksplozija (npr. kao neutronska zvezda i supernova ostatak) Evolucija elemenata i cesticna astrofizika

  9. 2. Mišljenje Ajnštajna • Svemir se širi! • *Mada mi se ne širimo • Sve galaksije se međusobno udaljavaju! • Isto vidimo iz bilo koje tačke • Ne postoji centar, ni posebno mesto Evolucija elemenata i cesticna astrofizika

  10. Širenje Svemira...kao... ...kolač koji raste dok se peče... 3D širenje Grožđice se udaljavaju ali se ne šire ... naduvavanje balona: 2D površina balona kao 3D Svemir Sve tačke se udaljavaju Konačan a bezgraničan I svetlost se “širi” Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  11. Ali mi se ne širimo! • Druge sile nas drže i opiru se širenju • Atomi – nuklearne sile • Molekuli i živa bića – elektromagnetna sila • Planete, zvezde, galaksije, jata galaksija – gravitacija • Ali superjata galaksija se šire! • širenje jača sa rastojanjem (više prostora se širi) • gravitacija slabi sa rastojanjem Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  12. Starost Svemira • Širenje Svemira opisujemo tzv. Hablovom konstantom H0 = 68 km/s/Mpc* • Hablov zakon v=Hod • Brzina v=d/t • Dakle Ho=1/t • Procenjujemo starost Svemira Vreme = 1/Ho=1/(68 km/s/Mpc) = 14 milijardi godina *Mpc = Mega (milion) parsek parsek = 3,2 svetlosne godine = 3x1013 km Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  13. Stubovi kosmologije • Posmatrački dokazi na kojima počiva cela teorija vrelog velikog praska • Važne vesti: svemir se širi! Hablov zakon • Svemirska kuhinja: prvi elementi H, He, D, Li • Eho velikog praska: kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje Tijana Prodanović Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Petnica 2007. 13

  14. Nutritivna vrednost Porcija… 100 g proizvoda Broj porcija u Svemiru… gomila! 100 g proizvoda sadrži Vodonik …………....…………... 75 g Helijum ………...………………. 25 g Deuterijum …………………... 0,01 g Litijum ….........……...………... 10-8g BigBang Crunch Sastav svemira Ove količine merimo! Ali odakle?? Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  15. Kratka istorija vremena... t = 0 Danas Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  16. 0 -10-43 sekundi ...Temperatura =1032 K • Plankovo vreme • Pre toga …nemamo pojma! • Teorije koje imamo ne rade • Sve 4 osnovne sile ujedinjene • Fali nam TEORIJA O SVEMU da ujedini gravitaciju i kvantnu teoriju • Gravitacija se odvaja... ostale 3 sile i dalje ujedinjene Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  17. Razjedinjenje sila Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  18. Primordijalna supa... • Vrela primordijalna supa • mešavina najosnovnijih čestica, antičestica i zračenja • Čestice i antičestice se poništavaju i stalno rađaju iz zračenja • Svemir se širi, hladi i razređuje Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  19. 10-35- 10-33sekundi nakon VP... Temperatura =1027 K • Jaka nuklearna sila se odvaja • Inflacija! Svemir naglo raste! • Uveća se 1035 puta! Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  20. Inflacija rešava probleme! Objašnjava zašto nam svemir izgleda ravan Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs 20

  21. Inflacija rešava probleme!Objašnjava zašto daleka mesta u svemiru izgledaju isto • Suprotni krajevi svemira izgedaju slično • Kao da su se usaglasili (putem svetlosti) • A nije bilo vremena • Morali su biti zajedno u nekom momentu 21 Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  22. 3 minuta nakon VP... Temperatura =1 milijarda K • Svemir se dovoljno ohladio da zračenje više ne može da rastura protone i neutrone • Konačno prva jezgra! • Neutron+proton= DEUTERIJUM (težak vodonik) • Počinje “zakuvavanje”... fuzija vodonika u teže elemente Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  23. Nukleosinteza i prvi elementi • Temperatura ~ 109 K • Fuzija najlakših elemenata (proton) (2 protona+2 neutrona) Takođe: Deuterijum (proton+neutron) Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  24. 3 minuta i 30 sekundi nakon Velikog praska... • Svemir se ohladio za dalje “kuvanje” težih jezgara • Kraj nukleosinteze • Primordijalni (prvi elementi) – H, He, D, 7Li • Sve ostalo kasnije napravile zvezde • Svemir počeo bez ugljenika i metala • Posmatranja elemenata u starim zvezdama to potvrđuju Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Tijana Prodanović Petnica 2007. 24

  25. Stubovi kosmologije • Posmatrački dokazi na kojima počiva cela teorija vrelog velikog praska • Važne vesti: svemir se širi! Hablov zakon • Svemirska kuhinja: prvi elementi H, He, D, Li • Eho velikog praska: kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje Tijana Prodanović Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Petnica 2007. 25

  26. Narednih 380.000 godina... • Atomi još ne mogu da se formiraju – čim se elektron veže za jezgro, zračenje ih rastavi (jonizacija) • Zračenje se odmah utroši na sudar sa elektronima ili na jonizaciju • Narednih ~380.000 godina • svemir se širi i hladi • materija i zračenje – status quo • svemir nevidljiv Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  27. 380.000 godina nakon VP...Temperatura = 3000 K • Zračenje i sudari nemaju više dovoljnu energiju da jonizuju • Elektroni se spajaju sa jezgrima – ATOMI! • Preostalo zračenje nesmetano prolazi pored atoma ... i prolazi i dan danas ispunjavajući svemir • Eho velikog praska! • Kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  28. Kosmičko pozadinsko zračenje Zračenje vrelog gasa ranog svemira Kada je emitovano zračenje je bilo vidljivo (380.00 godina nakon velikog praska) Usled istezanja (širenja) svemira, i samo zračenje se isteže Sad ga vidimo kao mikrotalasno zračenje na temperaturi od 2,73 K (kad je emitovano bilo je ~3000 K) Otkriveno slučajno 1965. Arno Penzias i Robert Wilson Nobelova nagrada 1978. Konačan dokaz teorije vrelog velikog praska Tijana Prodanović Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Petnica 2007. 28

  29. Kosmološke varijacije – na malim skalama Svemir isto izgleda u svim pravcima na velikim skalama Na malim skalama varijacije u temperaturi na 100.000-tom delu stepena! Nobelova nagrada 2006. Tijana Prodanović Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Petnica 2007. 29

  30. Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  31. Inflacija rešava probleme Poreklo fluktuacija pozadinskog zračenja • Rani svemir: more čestica i energije • Gustina je konstantno varirala na mikroskopskom nivou • Inflacija: uvećava mikroskopske fluktuacije na veličinu galaksija Male nepravilnosti postaju začetak velikih struktura (galaksija i jata) 10-25 cm Pre inflacije 1025 cm = 3 Mpc = 107 sv. god. Posle inflacije Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  32. Potvrda inflacije! • BICEP2 eksperiment, Antarktik -17.03.2014! • Meri mikrotalasno pozadinsko zračenje • Detektovani primordijalni gravitacioni talasi uzrokovani inflacijom! • Pogled u najraniji trenutak Svemira! Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  33. Sudbina Svemira • Večita borba: gravitacija vs. inercija? • Brzina lansiranja vs. prva kosmička brzina? • Svemir • Gravitacija: gustina svega u Svemiru • Inercija: širenje – kritična gustina • Sudbina • Ako večito širenje • Ako zaustavljanje i kolaps Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  34. Geometrija proriče sudbinu! • Geometrija - gravitacija vs. širenje • Materija zakrivljuje prostor • Širenje – Hablova konstanta • Tri moguće geometrije: • Zatvoren – gravitacija materije je dovoljno jaka da se prostor zakrivi sam na sebe Veliko sažimanje • Ravan – gravitacija i širenje su izjednačeni, širenje se zaustavlja u beskonačnosti • Otvoren – Svemir će se zauvek širiti Veliko hlađenje Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  35. Pozadinsko zračenje i geometrija Svemira Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  36. A ostalo je istorija... • 9 milijardi godina kasnije • Sunce i Zemlja • 13,7 milijardi godina kasnije • Homo sapiens Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  37. Hvala! Pitanja? Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  38. Merenja primordialnog D • U oblacima siromašnim metalima na velikom crvenom pomaku • apsorpcioni sistemi kvazara • kvazar u pozadini “obasjava” oblak gasa gde ima D • pošto se D posle Velikog praska samo uništava i ništa ga više ne stvara ova merenja su donja granica primordialnog D Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Tijana Prodanović Petnica 2007. 38

  39. Merenja primordialnog 7Li • U halo zvezdama sa malo metala u našoj galaksiji • zvezde u halou Mlečnog puta – tzv. Pop II zvezde • stare zvezde, malo metala • plato (tzv. “Spite plato”) u odnosu na metaličnost (vreme) – znači postoji neka “startna” količina 7Li Spite plato količina Li količina metala danas Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Tijana Prodanović Petnica 2007. 39 količina metala

  40. Materija i antimaterija • U ranom svemiru, fotoni su imali toliku veliku energiju da su mogli da se pretvaraju u parove čestica-antičestica • Nastale čestice/antičestice bi se brzo poništile i vratile natrag u energiju (zračenje) • Na početku je bilo skoro ista količina materije i antimaterije Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  41. Formiranje galaksija Nakom ~800 miliona godina formirale su se galaksije Zgušnjenja gasa mase nekoliko miliona mase Sunca kolapsirala su i načinila supermasivne crne rupe Začetak galaksija Mnoge mlade galaksije bile su aktivne galaksije Tijana Prodanović Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Petnica 2007. 41

  42. 14 sekundi nakon VP… Temperatura =3 milijarde K • Svemir se dovoljno ohladio da fotoni više ne mogu da prave parove elektron-pozitron • Elektron-pozitron anihilacija • 1.000.001 čestica na svakih 1.000.000 antičestica • Na kraju ostaju u glavnom čestice a sve što se poništi odlazi kao zračenje Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  43. Svemir je od materije • Kako možemo biti sigurni? • Vi, ja, Zemlja smo od materije a ne od antimaterije • Mesec je od materije a ne od antimaterije • Lokalni “komšiluk” u Mlečnom putu je materija, gas između zvezda • Svemir je od materije Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  44. Sastav materije... • Atom • elektroni • jezgro • neutroni i protoni • kvarkovi • Hemijski element – broj protona • na pr. 1 proton = vodonik 1H • 3 protona = litijum 7Li • Izotop – broj neutrona • na pr. 1 proton i 1 neutron = izotop vodonika = deuterijum • 3 protona i 3 neutrona = izotop litijuma = 6Li Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  45. Elementarne čestice • Tri vrste elementarnih (nedeljivih) čestica u prirodi • Kvarkovi - materija • grade protonei neutrone • Leptoni - materija • Elektroni i neutrini Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  46. Materija i antimaterija • Svaka čestica ima antičesticu • Antielektron=pozitron, antikvark, antineutrini • Antimaterija je stabilna kao obična materija! • Mogu postojati antiprotoni, antiatomi, antikamenje, antiljudi, antizvezde, antigalaksije • Ali kad se materija i antimaterija ukrste.. • Anihilacija – materija se pretvori u energiju • E=mc2 • Oslobođena energija kao iz male atomske bombe! Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  47. Fantastična četvorka • Gravitacija – dominira na velikim daljinama (drži planete u orbiti oko sunca) • Elektromagnetizam - drži atome i molekule na okupu • Slaba nuklearna sila – upravlja nuklearnim reakcijama (pretvara jedan kvark u drugi) • Jaka nuklearna sila – drži atomsko jezgro na okupu Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs

  48. Prve zvezde Mislimo da su prve zvezde nastale ~400 miliona godina nakon velikog praska Tad još nije bilo galaksija Tzv. hijerarhijsko formiranje struktura – prvo se formiraju mali objekti pa onda veliki Nastale su u protogalaktičkim oblacima Donele svemiru prvu isporuku težih elemenata Tijana Prodanović Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Petnica 2007. 48

  49. Začeci galaksija Inflacija rasteže fluktuacije na veličinu galaksija (pre 10-32 s) Kvantne fluktuacije u vreme GUT ere (pre 10-35 s) Pre rekombinacije čestice su suviše brze da bi se zgusnule Nakon rekombinacije gravitacija gušćih oblasti privlači mežusobno čestice Tijana Prodanović Tijana Prodanovic, prodanvc@df.uns.ac.rs Petnica 2007. 49

More Related