Vorlesung 1: 1.Ausblick 2.Literatur 3.Bahnbrecher der Kosmologie

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1 Vorlesung 1: Roter Faden: 1.Ausblick 2.Literatur 3.Bahnbrecher der Kosmologie 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 1

2 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 2

3 Wahlpflichtfach - Prüfung Hauptdiplom Astroteilchenphysik und Kosmologie Vorlesung Einführung in die Kosmologie de Boer 2 SWS Fr 11:30 13:00 kl. HS A Übungen de Boer, Iris Gebauer 1 SWS Di 14:00-15:30 Seminarraum 8.2 Vorlesung Einführung in die Astroteilchenphysik Drexlin, Bornschein 2 SWS Do 8:00 9:30 kl. HS B Übungen Drexlin, Bornschein 1 SWS Di 14:00-15:30 Seminarraum 3/1 6 SWS Übungen auf: Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 3

4 Literatur 1. Vorlesungs-Skript: 2. Matts Roos: An Introduction to Cosmology Wiley, 3th Edition, Lars Bergström and Ariel Goobar: An Introduction to Cosmology Springer, 2nd Edition, Bernstein: An Introduction to Cosmology Prentice Hall, Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 4

5 Literatur Weitere Bücher: Weigert + Wendker, Astronomie und Astrophysik Populäre Bücher: Silk: A short history of the universe Weinberg: Die ersten drei Minuten Hawking: A brief History of Time Fang and Li: Creation of the Universe Parker: Creation Vindication of the Big Bang Ledermann und Schramm: Vom Quark zum Kosmos 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 5

6 Literatur Bibel der Kosmologie: Börner: The early Universe Kolb and Turner: The early Universe Gönner: Einführung in die Kosmologie 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 6

7 Bahnbrecher der Kosmologie Griechen: Bewegung der Himmelskörper Kopernikus: Sonne im Mittelpunkt Galilei: Gravitation unabh. von Masse Brahe: Messungen der Bewegungen von Sternen Kepler: Keplersche Gesetze (Bahnen elliptisch!) Newton: Gravitationsgesetz Halley: Vorhersage des Halley Kometen Einstein: Relativitätstheorie Hubble: Expansion des Universums Urknall 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 7

8 Erkannte: Mondphasen enstehen durch Umlauf des Mondes um die Erde! (*384 v. Chr.) Erkannte: Sonnenfinsternis bedeutet daß Mond näher an der Erde ist als die Sonne. Erkannte: Mondfinsternis bedeutet daß die Erde rund ist. Aristoteles 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 8

9 Erde dreht sich um ihre Achse 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 9

10 Kopernikus (geb. 1474) Sonne statt Erde im Mittelpunkt (wurde von Aristoteles verworfen, weil es keine Parallaxe gab (damals nicht messbar)) Kopernikus konnte hiermit retrograde Bewegungen erklären. 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 10

11 Ptolemäisches Modell Ptolemäis nahm an dass Planeten und Sonne um die Erde drehten auf zwei Kugelschalen: große Kugel (Deferent) und kleine Kugel (Epizikel). Damit konnte er erklären warum Jupiter sich von Zeit zu Zeit rückwerts bewegte (retrograde Bewegung) 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 11

12 Brahe (geb. 1548) π d/2 r Brahe mißt 30 Jahre Position von Sternen und Planeten Verwirft wie Aristoteles heliozentrisches Modell, weil er keine Parallaxe beobachten konnte und sich nicht vorstellen konnte dass, wenn die Sterne so weit entfernt wären, sie noch sichtbar wären. 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 12

13 Kepler (geb. 1571) Kepler konnte Brahes Daten nur erklären, wenn Bahnen nicht die von jedem erwartete Kreissymmetrie aufwiesen UND auch noch die Sonne statt die Erde umkreisten!!!!!!!!!!!!!!! Elliptische Bahnen -> Keplersche Gesetze. 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 13

14 Galilei (geb. 1564) Erdbeschleunigung universell und unabhängig von Masse 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 14

15 Newton (geb. 1642) Newton entdeckte, dass alle Bewegungen im Universum durch die Gravitation bestimmt sind -> Newtonsche Gesetze. 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 15

16 Rotationskurven V 1 / r Flat rotation curves evidence for dark matter! 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 16

17 Halley (geb. 1642) Halley sagte Periode von 75 J für seinen Kometen vorher! Wurde tatsächlich beobachtet und damit wurden Newtonsche Gesetze weiter bestätigt. 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 17

18 Einstein (geb. 1879) Allgemeine Relativitätstheorie: Gravitation krümmt den Raum. Licht und Planeten folgen Raumkrümmung! Sonnenfinsternis in 1919 brachten Beweis durch Verschiebung der Sternpositionen. Bei hoher Dichte kann Raum so stark gekrümmt sein, dass Licht nicht entkommen kann Schwarzes Loch! 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 18

19 Hubble (geb. 1879) Hubble entdeckte dass sogenannte Nebel auch variable Sterne beinhalteten. Schlussfolgerung: Dies sind Galaxien. Er entdeckte, dass die meisten Galaxien eine Rotverschiebung aufwiesen, die mit dem Abstand d zunahm: H Hubblesches Gesetz: v=hd. Richtige Erklärung: es gab am Anfang einen Urknall. (und es gab einen Anfang!!!!) 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 19

20 Hubblesches Gesetz: v=hd Analogie: Rosinen im Brot sind wie Galaxien im Universum. Auch hier relative Geschwindigk. der Rosinen Abstand bei der Expansion des Teiches, d.h. v=hd. 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 20

21 Universum ist homogen und isotrop auf großen Skalen Dichte bei großen z nimmt ab, weil viele Galaxien nicht mehr sichtbar. homogen, nicht isotrop nicht homogen, isotrop 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 21

22 Die kritische Energie nach Newton M m v Dimensionslose Dichteparameter: 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 22

23 Zum Mitnehmen: 1. Gravitation bestimmt Geschehen im Weltall 2. Auch Licht empfindet Gravitation, die bei einem schwarzen Loch so stark ist, dass Licht nicht die Fluchtgeschwindigkeit erreicht. 3. Hubblesches Gesetz: v=hd v aus Rotverschiebung D aus Entfernungsleiter H = Expansionsrate = v/d = h 100 km/s/mpc h = = Hubblekonstante in Einheiten von 100 km/s/mpc 26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 23