Kosmische Mikrowellen- hintergrundstrahlung

1. Kosmische Mikrowellen- hintergrundstrahlung Maryam Nikbakhti 11.12.2012

2. Ein Beleg für die Urknall-Theorie • Im Zeitraum der Entstehung der Atome • Im ganzen Universum und auch noch heute vorhanden • Die Eigenschaften der von der Urknall-Theorie erwarteten Strahlung • 1946 von Gamow als Überrest des Big Bangs

3. Das elektromagnetische Spektrum Referenz: http://www.scienceinschool.org/

4. Viktor Franz Hess, österr. Physiker • Eine hochionisierende Höhen-Strahlung extraterrestrischen Ursprungs. • Nobelpreis 1936: für die Entdeckung der kosmischen Strahlung

5. Die Geschichte der Entdeckung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung: • Der erste experimentelle Hinweis auf die Urknall-Theorie • 1965 veröffentlicht • 2 Physiker: Arno Penzias und Robert Woodrow Wilson • Vor dem Bell-Labor in Newjersey Quelle: http://www.astrocentral.co.uk

6. Kalibration einer Mikrowellen-Antenne, • Störungen in dem Mikrowellenbereich, • Die Störungen in alle Richtungen • Die Störung von keiner bestimmten Richtung und von keinem bestimmten Ort der Erde • Von keinem bestimmten Himmelskörper

7. Die Gruppe der Physiker der Princeton Universität: • Vergleich der Berechnungen und Beobachungen • Die Störungen in der Mikrowellenantenne ein experimenteller Hinweis auf die Richtigkeit der U-T. • Penzias und Wilson-> • Die Entdeckung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung-> • Nobelpreis 1978.

8. Was ist die kosmische Hintergrundstrahlung? • Die Entwickl-ung des Universu-ms nach dem Urknall, nach der Urknall theorie.

9. Anfänglich aus dem heißen Plasma aus dem Urknall • Im Zeitalter der Entstehung der Atome • Empfangen der freien Elektronen von den Atomen und die Stabilität der neutralen Atomen • Rekombination: Verbindung der Elektronen mit Protonen zu den Atomen • Freie Bewegung der Photonen und ihre Ausbreitung im ganzen Universum

10. Entkopplung der Strahlung und Materie • Beobachtung der KHS. heute, Beobachtung der Zeit, als das Universum nur 380000 Jahre alt • Das Universum heute 13,7 Milliarden Jahre alt

11. Photonen= gelbe Linien. • Das Universum plötzlich durchsicht-ig.

12. Die kosmische HGS zu Hause experimentieren: • Mittels einer einfachen Fernseher-Antenne. • Den Antenne-Fernseher auf einen Kanal mit keinem Programm stellen • Beobachtung eines weißen Rauschens auf dem Bildschirm, • 1% dieses weißen Rauschens verursacht von den Photonen der KHGS.

13. Das thermische Strahlungsspektrum • Die beiden Gesetze der Wärmestrahlung: • Stefan-Boltzmann-Gesetz: • Mehr Aussendung der Strahlung jeder Quadratmeter Oberfläche eines heißeren Objekts als eines kühleren Objekts. • Das Wien´sche Verschiebungsgesetz: • Hohe Temperaturen, kürzeren Wellenlängen der hochfrequenten energiereichen Strahlung und umgekehrt.

14. Die Planck´sche Kurven: • Die Strahlung eines schwarzen Strahlers aus verschiedenen Wellenlängen • Durch die Planck´sche Strahlungsformel: • Welche Wellenlängen mit welcher Intensität in dem Spektrum eines schwarzen Strahlers. • Das Programm: die Darstellung der Planck´schen Kurven für verschiedene Temperaturen.

15. Das Spektrum der kosmischen Hintergrundstrahlung • Die KMHGS, die Wärmestrahlung des Universums • Von der Hitze des Urknalls • Ein thermisches Strahlungsspektrum • Die Strahlung im Universum mit 380000 Jahre alt, 3000K-> die Oberfläche eines roten Riesen. • Damals sein Maximal im sichtbaren Bereich…~400- 780[nm]. • Heute Das Universum um den Faktor 1000 ausgedehnt • Ihre Wellenlänge auch um denselben Faktor ausgedehnt…

16. Das Spektrum heute im [mm] Bereich und das Maximal bei circa. 1[mm] • Grob im Mikrowellenbereich • Überreinstimmung des heutigen Spektrums mit der Temperatur circa. nur 2,73K • Ein paar Grad über dem absoluten Nullpunkt.

17. In den frühen 1990er ein NASA-Satellit: Cosmic Background Explorer (COBE) • Überprüfung der Überlegungen zur KMHGS… • Eine exakte Übereinstimmung mit der theoretischen Kurve des Spektrums • Die Temperatur des Nachthimmels grobe 3 Grad über dem absoluten Nullpunkt.

19. Ergebnisse der NASA- Satelliten, COBE und WMAP • COBE, die Messung der Temperatur der KMHGS in jeder Richtung • Die KMHGS überall extrem gleichförmig, also die Bedingungen im frühen Universum extrem gleichmäßig und ähnlich • Da das aber gegen die Urknall-Theorie, • Nach der UT, dichtere und weniger dichtere Gebiete im Universum • Die dichtere Gebiete = Bildung der Strukturen im heute beobachtbaren Universum und der Entstehung der Galaxien

20. COBE: die Temperatur der KMHGS, nicht überall ganz gleich • Etwa 2,73K mit der Schwankung um 0,0001K • Die Bestätigung der Urknalltheorie. • In neuerer Zeit, der NASA-Satellite WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) (vom 2001 bis 2010 im Betrieb) • 2003 Erstellung einer Weltkarte der Verteilung der KMHGS

21. Darstellung der Temperaturvariationen der Strahlung • Auf der Karte: Das Aussehen des Universums im Zeitalter der Entstehung der Atome • Damals schon Verdichtungen im Universum. • Anziehung der Materie in die Zentren der dichteren Gebiete anhand größerer Gravitation • Die hellere Bereiche heißer.

23. Referenzen • Astronomie, die kosmische Perspektive, 5te aktualisierte Auflage, Jeffrey Bennett, Megan Donahue, Nicholas Schneider, Mark Voit. Herausgegeben von Harald Lesch. • http://www.scienceinschool.org/ • http://www.astrocentral.co.uk

24. Danke für die Aufmerksamkeit