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

FUNDAMENTALE OBSERVATIONER

Den mørke nattehimmel Olbers paradoks Hubble ultra deep field

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

Universets udvidelse a(t1) a(t2)

Rødforskydning Dopplereffekt

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

Baggrundsstrålingen Bedste bevis for Big Bang Tidlige Univers: Rekombination Mikrobølger  = 160.4 GHz,  = 1.9mm T = 2.725 K

Nobelprisen i Fysik 2006

Homogent & Isotropt Univers Homogent & anisotropt Inhomogent & anisotropt

Sloan Digital Sky Survey

Galakser & Galaksehobe

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

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

EVIDENS FOR MØRK ENERGI

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

Supernovae Supernova 2004aw Supernova 2002bo

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

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

Supernovae Type Ia Nikkel Korrigere for afstand Kobolt

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

Universets Geometri =+1 =-1 =0

Universet har præcist nok mørk energi til at være fladt!

MØRK ENERGI

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!

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

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

Galakserne flytter sig!

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

Koincidens-problem

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

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

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

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

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

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

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!?

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

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.

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

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

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!

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

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

Ekstra Læsning http://universe.nasa.gov/ http://arxiv.org/PS_cache/hep-th/pdf/0603/0603057v3.pdf http://astro.ku.dk/dark/pr/articles/NV_Supernova.pdf http://map.gsfc.nasa.gov http://www.dr.dk/P1/rosenkjaer/Anja+Andersen/20070319112839.htm