Kosmische Hintergrundstrahlung

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1 Überrest aus der Zeit des Urknalls Miriam Meier Physikalisches Proseminar 2014 Universität Bielefeld

2 Übersicht 1 Geschichte 2 Theorie 3 Messungen 4 COBE 5 Anisotropie 6 Weiterführendes

3 Geschichtliches I[1] Theorien zur Strahlung & Verbreitung - Diskussion über Struktur - Spekulation über Stabilität

4 Geschichtliches I[1] Theorien zur Strahlung & Verbreitung - Diskussion über Struktur - Spekulation über Stabilität Willem de Sitter & Alexander Friedmann Theorie: Universum muss expandieren oder zusammenfallen

5 Geschichtliches I[1] Theorien zur Strahlung & Verbreitung - Diskussion über Struktur - Spekulation über Stabilität Willem de Sitter & Alexander Friedmann Theorie: Universum muss expandieren oder zusammenfallen 1920er - Edwin Hubble Universum expandiert - Fluchtgeschwindigkeit - Etablierung Urknallmodell

6 Geschichtliches I[1] Theorien zur Strahlung & Verbreitung - Diskussion über Struktur - Spekulation über Stabilität Willem de Sitter & Alexander Friedmann Theorie: Universum muss expandieren oder zusammenfallen 1920er - Edwin Hubble Universum expandiert - Fluchtgeschwindigkeit - Etablierung Urknallmodell 1960er - Untersuchung des Himmels im Radiobereich

7 Geschichtliches I[1] Theorien zur Strahlung & Verbreitung - Diskussion über Struktur - Spekulation über Stabilität Willem de Sitter & Alexander Friedmann Theorie: Universum muss expandieren oder zusammenfallen 1920er - Edwin Hubble Universum expandiert - Fluchtgeschwindigkeit - Etablierung Urknallmodell 1960er - Untersuchung des Himmels im Radiobereich Entdeckung Hintergrundstrahlung

8 Geschichtliches II[2] Nobelpreis für Entdeckung für Arno Penzias & Robert Wilson

9 Geschichtliches II[2] Nobelpreis für Entdeckung für Arno Penzias & Robert Wilson 1980er - COBE

10 Geschichtliches II[2] Nobelpreis für Entdeckung für Arno Penzias & Robert Wilson 1980er - COBE Nobelpreis für John Mather & George Smoot

11 Geschichtliches II[2] Nobelpreis für Entdeckung für Arno Penzias & Robert Wilson 1980er - COBE Nobelpreis für John Mather & George Smoot heute Universum groß und kühl

12 CMB[1][2] gesamtes Universum erfüllendes Strahlungsfeld

13 CMB[1][2] gesamtes Universum erfüllendes Strahlungsfeld Strahlung erscheint nahezu isotrop

14 CMB[1][2] gesamtes Universum erfüllendes Strahlungsfeld Strahlung erscheint nahezu isotrop geringfügige Dipolasymmetrie

15 CMB[1][2] gesamtes Universum erfüllendes Strahlungsfeld Strahlung erscheint nahezu isotrop geringfügige Dipolasymmetrie Standardmodell

16 CMB[1][2] gesamtes Universum erfüllendes Strahlungsfeld Strahlung erscheint nahezu isotrop geringfügige Dipolasymmetrie Standardmodell heißes Gas, Expansion

17 Penzias & Wilson Abb. 1: Arno Penzias[3] Abb. 2: Robert Wilson[4]

18 Penzias & Wilson rauscharme Hornantenne Abb. 3: Hornantenne[5]

19 Penzias & Wilson rauscharme Hornantenne isotrope, unpolarisierte Komponente Abb. 3: Hornantenne[5]

20 Penzias & Wilson rauscharme Hornantenne isotrope, unpolarisierte Komponente Bestätigung Abb. 3: Hornantenne[5]

21 Geschichte Theorie Messungen COBE Anisotropie Weiterfu hrendes Abb. 4: Aufbau Satellit [6] Physikalisches Proseminar 2014 Universita t Bielefeld

22 COsmic Background Explorer[14][7] : Start von COBE Instrumentierung:

23 COsmic Background Explorer[14][7] : Start von COBE Instrumentierung: DIRBE (Diffuse InfraRed Background Experiment)

24 COsmic Background Explorer[14][7] : Start von COBE Instrumentierung: DIRBE (Diffuse InfraRed Background Experiment) DMR (Differential Microwave Radiometer)

25 COsmic Background Explorer[14][7] : Start von COBE Instrumentierung: DIRBE (Diffuse InfraRed Background Experiment) DMR (Differential Microwave Radiometer) FIRAS (Far InfrRed Absolute Spectrophotometer)

26 COsmic Background Explorer[14][7] : Start von COBE Instrumentierung: DIRBE (Diffuse InfraRed Background Experiment) DMR (Differential Microwave Radiometer) FIRAS (Far InfrRed Absolute Spectrophotometer) Dauer 4 Jahre

27 COsmic Background Explorer[14][7] : Start von COBE Instrumentierung: DIRBE (Diffuse InfraRed Background Experiment) DMR (Differential Microwave Radiometer) FIRAS (Far InfrRed Absolute Spectrophotometer) Dauer 4 Jahre Nobelpreis 2006

28 Bahn und Orientierung polarer Orbit Abb. 5: Cobes Orbit[8]

29 Bahn und Orientierung polarer Orbit 900km Höhe Abb. 5: Cobes Orbit[8]

30 Bahn und Orientierung polarer Orbit 900km Höhe sonnensynchron Abb. 5: Cobes Orbit[8]

31 Bahn und Orientierung polarer Orbit 900km Höhe sonnensynchron wissenschaftliche Instrumente zeigen weg von Erde Abb. 5: Cobes Orbit[8]

32 Ziele der Messungen DMR Ziel: Suche nach Anisotropien des kosmischen Mikrowellenhintergrunds bei λ =3,3mm, λ =5,7mm und λ =9,5mm mit Winkelauflösung von 7

33 Ziele der Messungen DMR Ziel: Suche nach Anisotropien des kosmischen Mikrowellenhintergrunds bei λ =3,3mm, λ =5,7mm und λ =9,5mm mit Winkelauflösung von 7 FIRAS Ziel: spektrale Energieverteilung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds im Bereich λ = 0, mm

34 Ziele der Messungen DMR Ziel: Suche nach Anisotropien des kosmischen Mikrowellenhintergrunds bei λ =3,3mm, λ =5,7mm und λ =9,5mm mit Winkelauflösung von 7 FIRAS Ziel: spektrale Energieverteilung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds im Bereich λ = 0, mm DIRBE Ziel: Messung der absoluten Himmelshelligkeit in 10 Wellenlängenbereichen zwischen 1,25µm und 240µm

35 Ergebnisse[10] DMR: Abb. 6: Ergebnis DMR Messung[9]

36 Ergebnisse FIRAS: Abb. 7: Ergebnis FIRAS Messung[11]

37 Ergebnisse DIRBE: Abb. 8: Ergebnis DIRBE Messung[12]

38 Anisotropie[13] Dipolanisotropie der Temperaturverteilung (Blau- & Rotverschiebung)

39 Anisotropie[13] Dipolanisotropie der Temperaturverteilung (Blau- & Rotverschiebung) primäre und sekundäre Anisotropien

40 zukünftige Entwicklung[14] offenes, sich fortwährend ausdehnendes Universum

41 zukünftige Entwicklung[14] offenes, sich fortwährend ausdehnendes Universum sinken der Temperatur

42 zukünftige Entwicklung[14] offenes, sich fortwährend ausdehnendes Universum sinken der Temperatur Ende mit kaltem, dunklem, ewig expandierendem Kosmos

43 Quellen I hintergrundstrahlung/6740 [ ]. kosmologie/die-kosmische-hintergrundstrahlung/ [ ]. laureates/1978/penzias-facts.html [ ]. laureates/1978/wilson-facts.html [ ].

44 Quellen II Bell_Labs_Horn_Antenna_Crawford_Hill_NJ.jpg [ ]. images/cobeslide02.jpg [ ]. http: //en.wikipedia.org/wiki/cosmic_background_explorer [ ]. CobeOrbit.gif [ ].

45 Quellen III http: //aether.lbl.gov/www/projects/cobe/apj1992b.jpg [ ]. physik_kosmologie/kosmologie1_blum.pdf [ ]. spectrum.gif [ ]. images/e90_123.gif [ ]. [ ].

46 Quellen IV A. Unsöld and B. Baschek. Der neue Kosmos. Verlag Springer, 1981.

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