Die Expansion des Universums. Und sein Schicksaal

Transkript

1 Die Expansion des Universums Und sein Schicksaal

2 Was ist das Universum eigentlich? Statisches, unveränderliches, räumlich gekrümmtes Universum von ewiger Dauer mit endlicher Größe? Die größte Eselei Einsteins 1917: Albert Einsteins Hypothese Begründung durch ART, Einführung einer neuen der Gravitation entgegenwirkenden Kraft 1931 wiederrief Einstein seine kosmische Konstante Einstein und Hubble 1931

3 Unendlich altes Universum? Warum ist der Himmel in der Nacht dunkel? Universum ist nicht unendlich alt

4 Unveränderliches, statisches Universum? Was ist Zeit? Gerichtete Entwicklungen führen zu makroskopischen Veränderungen Zeitlicher Ablauf der Entwicklungen ist Makrozeit Zeitliche Entwicklung bedingt Entropieerhöhung nur Vorgänge, die zu erkennbaren Veränderungen führen, weisen auch zeitlichen Verlauf auf Im statischen Fall, als abgeschlossenes System wäre Gleichgewichtzustand schon eingetreten Weiterentwicklung des Universums bedeutet: Universum ist nicht statisch

5 Hubbels Entdeckung Die Entdeckung des Universums 1925 Edwin Hubble: Entdeckung von Cepheiden im Andromedanebel Entfernungsmessung möglich Es gibt Galaxien die weit außerhalb der Milchstraße liegen! Unvorstellbare Größe des Universums!

6 Hubbels Entdeckung 2.0 Einsteins Bekehrung 1931 Ermittlung der Geschwindigkeiten anhand des Spektrums Wellenlängenänderung (Farbänderung) je nach Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung Analyse der Spektrallinien: Rotverschiebung z Relativgeschwindigkeit v zwischen Sender und Empfänger:

7 Hubble Gesetz Je größer der Abstand zwischen zwei Galaxien, umso weiter entfernen sie sich in einem bestimmten Zeitintervall voneinander H=22 Kilometer/Sekunde/Megalichtjahr r Entfernung der Galaxien

8 Nobelpreis : Saul Perlmutter Supernova Cosmology Project zur Vermessung der Expansion Idee: Studium der Supernovae Typs Ia Messung der Entfernung und der Entfernungsgeschwindigkeit 1994: Brian Schmidt, Adam Riess High-Redshift-Supernova-Search

9 1998 Ergebnis: Bis zur Hälfte des heutigen Weltalls wurde die Ausdehnung des Raums gebremst, doch dann setzte eine Beschleunigung ein

10 Warum ist die Expansion beschleunigt? Das Geheimnis um die dunkle Energie Dunkle Energie liefert negativen Druck Negativer Druck passt nicht zu den vier Naturkräften: Energie hat anziehenden Charakter, dunkle Energie zeigt abstoßenden Charakter

11 Negativer Druck? Gegenpol zum gravitativem Verhalten der Energie im Universum Anti-gravitatives Verhalten des negativem Drucks führt zur Expansion Im Einklang mit der ART Ergibt sich aus:

12 Bewegungsgleichungen für beschleunigte und abgebremste Expansion: Beschleunigte Expansion wenn: Beschleunigte oder abgebremste Expansion hängt nur vom Verhältnis der beiden Energiedichten ab

13 Wie sieht die Zukunft aus? Widerstreit zwischen gravitativ anziehender Materie und gravitativ abstoßender Dunkler Energie

14 Szenario 1: Big Crunch Universum kollabiert unter der Wirkung der Gravitationskraft Dunkle Materie könnte für den Kollaps sorgen Ende in einer Singularität

15 Szenario 2: Big Rip - Endknall Geschwindigkeit der Expansion nimmt so sehr zu bis nicht mal Raum-Zeit-Gefüge alles aneinander halten kann Alles wir in Stücke gerissen

16 Szenario 3: Big Chill Universum wird bis in alle Ewigkeit mit größer Geschwindigkeit expandieren Materieballung wird verhindert Universum endet als dunkler, kalter toter Raum

17 Quellen e/star-v1.html /das-beschleunigte-universum/ Pauldrach, Adalbert W.A. (2010). Dunkle kosmische Energie Das Rätsel der beschleunigten Expansion des Universums. Heidelberg, Spektrum