Licht vom Anfang der Welt
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- Günter Schwarz
- vor 6 Jahren
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Transkript
1 Licht vom Anfang der Welt Können Sternexplosionen das Universum vermessen? Wolfgang Hillebrandt MPI für Astrophysik Garching
2 Licht vom Anfang der Welt Licht ist die kürzeste Verbindung zweier Ereignisse in Raum und Zeit. Licht vermisst die Geometrie des Universums!
3 Unsere kosmische Nachbarschaft: 1 Lichtjahr = 9,46 Billionen km!
4 Astronomie: Blicke in die Vergangenheit! Galaktisches Zentrum: Auf der Erde lebten Neandertaler Andromeda-Galaxie: Die Alpen entstehen Der Coma-Haufen: Archeopterix flog
5 Kosmische Entfernungsmessungen Die Paralaxe: Entfernungen bis einige Tausend Lichtjahre.
6 Kosmische Entfernungsmessungen Das Prinzip der Standard- Kerzen
7 Kosmische Entfernungsmessungen Variable Sterne: Kalibrierbare Standard- Kerzen.
8 Kosmische Entfernungsmessungen
9 Die Geometrie des Universums 1. Die Gravitation krümmt den Raum. 2. Das Universum ist ein Raum konstanter Krümmung.
10 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen"? Allgemeine Eigenschaften: Helligkeit am Maximum: L Temperatur am Maximum: ~ K Expansionsgeschwindigkeit: Typ Ia Supernova 1994D ~ km/s
11 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen"? Gesamtenergie: 51 ~ 10 erg ~ -3 2 (einige 10 M c ) Typ II Supernova 1054 Krebs Nebel Überreste: In einigen Fällen Neutronensterne, schwarze Löcher(?)
12 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen"? Supernovae sind fast so hell wie eine Galaxie. Eine Unterklasse (Typ Ia) hat keine Wasserstofflinien im Spektrum. Diese Klasse ist sehr homogen (Helligkeit, Farbe und Spektren)!
13 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen"? Supernovae sind sehr selten, ca. 1 SN pro 100 Jahre und Galaxie. Man muß sehr viele Galaxien beobachten!
14 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen "? Suchstrategie: 1. Wiederholtes Scannen eines Feldes. 2. Elektronisches Auslesen der Daten. 3. Nachfolgebeoachtungen.
15 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen"? Supernovae werden bei Z > 0.4 routinemäßig entdeckt. Für ca. 50 hat man Lichtkurven, Farben und Spektren. Typ Ia Supernovae bei hohen Rotverschiebungen Sie unterscheiden sich nicht von nahen Supernovae.
16 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen"? Typ Ia Supernovae bei hohen Rotverschiebungen; "High Z Team", "Supernova Cosmology Project".
17 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen"? Bolometrische Licht kurven lokaler Super novae: (1) Unterschiede in der Helligkeit ~ Faktor 10. (2) Hellere Supernovae haben breitere Licht kurve Kalibration möglich?
18 Dopplereffekt und Galaxienflucht Wenn sich ein Stern oder ein Galaxie von uns weg bewegen: Das Licht erscheint rot-verschoben!
19 Dopplereffekt und Galaxienflucht
20 Typ Ia Supernovae als "Standard- Kerzen"? Eine (empirische!) Kalibration der Lichtkuven ist möglich! Man erhält den besten Wert für die Hubble Konstante: H0 = (67 ± 5) km/s/mpc Das "Alter" des 10 Univerums ( ~ 10 Jahre) ist etwas zu kurz!
21 Supernovae bei hohen Rotverschiebungen Messen "Helligkeits entfernungen". Nur relative Helligkeitsänderungen werden benötigt. Für gegebenen "Nullpunkt" (H0): Nur von Ωm und ΩΛ abhängig. (Ωm- ΩΛ) wird bestimmt.
22 Supernovae bei hohen Rotverschiebungen Unabhängig von der Kalibrierung: Ein flaches Universum ohne kosmologische Konstante ist ausgeschlossen!
23 Supernovae bei hohen Rotverschiebungen 1. Das Universum ist mindestens 14 Milliarden Jahre alt. 2. Die Zustandsgleichung der "dunklen" Energie ist konsistent mit einer kosmologischen Konstante.
24 Der kosmische Mikrowellen- Hintergrund George Gamow (1946): Es gibt ~ 400 Photonen pro Kubikzentimeter Arno Penzias und Robert Wilson: Zufällige Entdeckung 1964
25 Der kosmische Mikrowellen- Hintergrund Vor der Rekombination: Das Universum is undurchsichtig. Nach der Rekombination: Das Universum ist durchsichtig. Übergang Jahre nach dem Urknall!
26 Der kosmische Mikrowellen- Hintergrund Alle Strukturen im Universum entstanden zu dieser Zeit. Die Schwankungen im Mikrowellenhintergrund sind nur einige zehn Mikro-Kelvin!
27 Ein neues Experiment: Boomerang Der Cobe-Satellit konnte nur Strukturen sehen, die 7 Durchmesser hatten. Benötigt wird ca. 100 mal bessere Auflösung!
28
29 Supernovae bei hohen Rotverschiebungen und CMB-Daten Zusammen mit dem Mikrowellenhintergrund: Das Universum ist flach und es gibt eine kosmologische Konstante!
30 ESA's Planck-Surveyor
31 ESA's Planck-Surveyor
32 Supernova-Modelle: Verstehen wir die Explosion gut genug? Extinktion/Rötung: Indikatoren? "Pekuliare" Typ Ia's: Spektroskopie? Globale Differenzen? Evolution: Universum ~ 1/2 mal so alt wie heute; Frage an die Theorie! Korrektur der Lichtkurven: Physikalische Interpretaton? Gültig bei Z > 0.5?
33 Supernova-Modelle: Verstehen wir die Explosion gut genug? Explosionsenergie: Fusion C+C, C+O, O+O "Fe"
34 Flammenmodellierung in 3 Dimensionen
35 Zusammenfassung und Ausblick (Typ Ia) Supernovae können (empirisch) als Standardkerzen kalibriert werden. Die Beobachtungen geben Evidenz für eine von Null verschiedene kosmologische Konstante (oder dunkle Energie mit negativem Druck). Zusammen mit der kosmischen Mikrowellenstrahlung: Wir leben in einem flachen Universum, das beschleunigt expandiert!
36 Zusammenfassung und Ausblick SNAP: Supernova/Acceleration Probe
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