Det største mysterium i astrofysik

Præsentationer af emnet: "Det største mysterium i astrofysik"— Præsentationens transcript:

1 Det største mysterium i astrofysik
Mørk Energi Det største mysterium i astrofysik Af Ole Bjælde, ph.d.studerende, cand.scient., Århus Universitet København, 3. december, 2007

2 FUNDAMENTALE OBSERVATIONER

3 Den mørke nattehimmel Olbers paradoks Hubble ultra deep field

4 Fordi lys bevæger sig med en endelig hastighed (300.000 km/s),
kigger vi tilbage i tiden, når vi betragter fjerne objekter. Solen: 8,2 minutter Alfa Centauri: 4 år Andromeda 2.2 mio. år Baggrundsstrålingen: 13.7 mia. år

5 Universets udvidelse a(t1) a(t2)

6 Rødforskydning Dopplereffekt

7 Hele det synlige Univers i mikrobølger
Baggrundstrålingen Hele det synlige Univers i mikrobølger (ca. 40 milliarder lysår)

8 Baggrundsstrålingen Bedste bevis for Big Bang Tidlige Univers:
Rekombination Mikrobølger  = GHz,  = 1.9mm T = K

9 Nobelprisen i Fysik 2006

10 Homogent & Isotropt Univers
Homogent & anisotropt Inhomogent & anisotropt

11 Sloan Digital Sky Survey

12 Galakser & Galaksehobe

13

14 3 epoker Tidlige strålingsdomineret epoke
Mellemliggende stofdomineret epoke Nuværende mørk energi-domineret epoke

15 Universets indhold NEUTRINOER 0.1-1 % 70 %
MØRK ENERGI (UNIVERSET UDVIDER SIG HURTIGERE OG HURTIGERE) 70 % MØRKT STOF 25 % NORMALT STOF (STJERNER ETC) 5 %

16 EVIDENS FOR MØRK ENERGI

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

18

19 Supernovae Supernova 2004aw Supernova 2002bo

20

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

22 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

23 Supernovae Type Ia Nikkel Korrigere for afstand Kobolt

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

25 Universets Geometri =+1 =-1 =0

26 Universet har præcist nok mørk energi til at være fladt!

27

28 MØRK ENERGI

29 Der bliver ikke mindre af det mens universet udvider sig
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!

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

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

32 Galakserne flytter sig!

33 accelererende ekspansion
Kosmologisk Konstant Negativt tryk Vakuum-energi Forklarer universets accelererende ekspansion

34 Koincidens-problem

35 Kosmologisk konstant-problem
Når vi udregner tætheden tager vi fejl med en faktor

36 Andre Kandidater? Quintessence (Kvintessens)
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

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

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

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

40

41 Univers som trækker sig sammen igen
Skæbne Frosset univers T ! 0 Univers som trækker sig sammen igen Big Rip slutning?

42 Alternative Forklaringer
Universet er fyldt med en slags gas med de rigtige egenskaber Newtons tyngdelov er forkert!? Vi har mere end 3 rumlige dimensioner og 1 tids-dimension Observationerne af SNIa er forkerte!?

43 Beyond Einstein Missionen
Styret af NASA Observere mange SNIa ADEPT SNAP Destiny

44 ADEPT 1.1 meter teleskop 100 mio. galakser 1000 SNIa
Advanced Dark Energy Physics Telescope 1.1 meter teleskop 100 mio. galakser 1000 SNIa Se på fordelingen af galakser – Sammenligne hvordan de klumper pga. tyngdekraften nu i forhold til i det tidlige univers.

45 SNAP SuperNova/Acceleration Probe
1.8-meter teleskop med en CCD detektor med en milliard pixels 2000 SNIa/år – nære og fjerne Observertioner af mange supernovae vil fortælle hvordan universet har udvidet sig

46 Destiny Dark Energy Space Telescope 1.65-meter teleskop
3000 SNIa på 2 år 1000 kvadratgraders undersøgelse af fordeling af stof i universet siden Big Bang 10 gange bedre sensitivitet end jordbaserede eksperimenter

47 Åbne Spørgsmål Hvor kom de første inhomogeniteter fra?
Hvad er mørkt stof? Hvad er mørk energi? Svarene skal findes ved hjælp af fysik ved meget høj energi!

48 Forening af naturkræfter
Stærk vekselvirkning Flat univers, inhomogeniteter GUT (Grand unified theory) Mørkt stof? Elektromagnetisk vekselvirkning Elektrosvage vekselvirkning T.O.E Svage vekselvirkning Mørk energi? Tyngdekraft 100 1015 1019 Energi/GeV

49 TAK FOR NU! The Finger of God (Del af Carina-tågen)

50 Ekstra Læsning http://universe.nasa.gov/