Beschleunigte Expansion des Universums

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1 2. Juli 2013

2 Schicksal des Universums Some say the word will end in fire; Some say in ice...

3 Inhaltsverzeichnis 1 Motivation

4 Verständnis des Universums zu Beginn des 20.Jh. Das Universum ist......nicht größer als die Milchstraße...statisch...homogen...isotrop

5 Entscheidende Erkenntnisse Entfernungsmessung an Cepheiden

6 Entscheidende Erkenntnisse Entfernungsmessung an Cepheiden ART: Statisches Universum nicht stabil - Einführung der kosmologischen Konstante Λ

7 Entscheidende Erkenntnisse Entfernungsmessung an Cepheiden ART: Statisches Universum nicht stabil - Einführung der kosmologischen Konstante Λ Hubble-Gesetz: Universum expandiert - Verwerfen von Λ

8 Entscheidende Erkenntnisse Entfernungsmessung an Cepheiden ART: Statisches Universum nicht stabil - Einführung der kosmologischen Konstante Λ Hubble-Gesetz: Universum expandiert - Verwerfen von Λ Und was bedeutet das nun für unser Universum?

9 Geometrische Form des Universums offen Gravitation zu schwach, um Expansion zu verhindern Expansion in die Unendlichkeit, Abkühlung

10 Geometrische Form des Universums offen Gravitation zu schwach, um Expansion zu verhindern Expansion in die Unendlichkeit, Abkühlung geschlossen Gravitation stark genug, um Expansion umzukehren Big Crunch

11 Geometrische Form des Universums offen Gravitation zu schwach, um Expansion zu verhindern Expansion in die Unendlichkeit, Abkühlung geschlossen Gravitation stark genug, um Expansion umzukehren Big Crunch flach Gravitation verlangsamt Expansion, stoppt sie jedoch nicht

12 Geometrische Form des Universums

13 Geometrische Form des Universums

14 Geometrische Form des Universums

15 Friedmann Gleichungen (1) H 2 = ( ȧ a )2 = 8πGρ 3 k + Λ a 2 3 (2) ä a = 4Gπ 3 (ρ + 3p) + Λ 3 H: Hubble-Parameter a: Skalenfaktor ρ: Energiedichte Λ: Kosmologische Konstante

16 Herleitung der Friedmann Gleichungen Aus ART: G µν = 8πGT µν g µν Λ Linienelement ds 2 = g µν dx µ dx ν = dt 2 + a 2 (t)(dω 2 + f 2 k (ω)(dθ2 + sin 2 (θ)dφ 2 )) T µ ν = diag( ρ, p, p, p) (1) aus 00-Komponente, (2) aus Spur der Matrix

17 Die Suche nach Standardkerzen Standardkerzen: Objekte mit bekannter absoluter Helligkeit

18 Die Suche nach Standardkerzen Standardkerzen: Objekte mit bekannter absoluter Helligkeit Sehr große Entfernungen Sehr helle Objekte

19 Die Suche nach Standardkerzen Standardkerzen: Objekte mit bekannter absoluter Helligkeit Sehr große Entfernungen Sehr helle Objekte Supernovae Typ Ia

20 Supernovae Ia Motivation Doppelsternsystem mit weißem Zwerg Heller als Heimatgalaxie

21 Supernovae Ia Motivation Doppelsternsystem mit weißem Zwerg Heller als Heimatgalaxie Charakteristische Kurve

22 Supernovae Ia Motivation Doppelsternsystem mit weißem Zwerg Heller als Heimatgalaxie Charakteristische Kurve Kurzer Zeitraum

23 Supernovae Ia Motivation Doppelsternsystem mit weißem Zwerg Heller als Heimatgalaxie Charakteristische Kurve Kurzer Zeitraum

24 Die Jagd auf Supernovae Ia Supernova Cosmology Project

25 Die Jagd auf Supernovae Ia Supernova Cosmology Project Beobachtung eines Himmelsausschnitts nach Neumond Weitere Beobachtung drei Wochen später

26 Die Jagd auf Supernovae Ia Supernova Cosmology Project Beobachtung eines Himmelsausschnitts nach Neumond Weitere Beobachtung drei Wochen später Supernovae helle Punkte Zeit der maximalen Helligkeit vorraussagbar Beobachtung mit besseren Teleskopen

27 Beobachtungen 42 Supernovae vom SCP + 16 vom HZT

28 Beobachtungen 42 Supernovae vom SCP + 16 vom HZT Man erhält Geschwindigkeit und Entfernung

29 Beobachtungen 42 Supernovae vom SCP + 16 vom HZT Man erhält Geschwindigkeit und Entfernung Werte legen nah, dass q 0 < 0

30 Beobachtungen 42 Supernovae vom SCP + 16 vom HZT Man erhält Geschwindigkeit und Entfernung Werte legen nah, dass q 0 < 0 Die Expansion des Universums ist beschleunigt! Bis etwa zur Hälfte des Weltalters gebremste Expansion, danach Beschleunigung

31 Beobachtungen

32 Erklärung Motivation Dunkle Energie, beschrieben durch Λ 0

33 Beobachtungen

34 Beobachtungen

35 2 mögliche Szenarien Big Freeze Massen bleiben zunächst kompakt, werden dann in Strahlung umgewandelt Materie verteilt über gesamten Raum Abkühlung Big Rip Dunkle Energie wird übermächtig Strukturen werden zerrissen

36 Schicksal des Universums abhängig von Form an Supernovae Ia Universum expandiert beschleunigt Grund: Vermutlich dunkle Energie

37 Quellen Motivation laureates/2011/popular-physicsprize2011.pdf laureates/2011/advanced-physicsprize2011.pdf

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