Schwarze Löcher, Zeitmaschinen und der Anfang der Welt

Schwarze Löcher, Zeitmaschinen und der Anfang der Welt Uwe-Jens Wiese Albert Einstein Center for Fundamental Physics Institut für Theoretische Physik, Universität Bern Kinderuni Bern, 25. April 2014

Outline Die Entdeckung des Sonnensystems und der Schwerkraft Die Milchstrasse und andere Galaxien Die Expansion des Universums Die Entwicklung des Universums seit dem Urknall Grosse offene Fragen Zusatzmaterial

Inhaltsübersicht Die Entdeckung des Sonnensystems und der Schwerkraft Die Milchstrasse und andere Galaxien Die Expansion des Universums Die Entwicklung des Universums seit dem Urknall Grosse offene Fragen Zusatzmaterial

Am Nachthimmel sehen wir einzelne Sterne, Planeten sowie ein Band von Milliarden von Sternen unserer Galaxie der Milchstrasse.

Tycho Brahe (1546-1601)

Tycho Brahe (1546-1601) und Johannes Kepler (1571-1630) Die Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen um die Sonne.

Galileo Galilei (1564-1642)

Galileo Galilei (1564-1642) und Sir Isaac Newton (1642-1727) Massive Objekte ziehen sich gegenseitig an. Newtons universelles Gesetz der Schwerkraft: Je näher desto stärker : F = GMm R 2

Urbain Le Verrier (1811-1877)

Urbain Le Verrier (1811-1877) und Johann Galle (1812-1910)

Urbain Le Verrier (1811-1877) und Johann Galle (1812-1910) Die Entdeckung des von Le Verrier korrekt vorhergesagten Planeten Neptun war ein Triumph der Newtonschen Physik. Die Nicht-Entdeckung des vorhergesagten Planeten Vulkan hingegen war ein echtes Problem, das erst durch Einsteins Relativitätstheorie erklärt wurde.

Bernhard Riemann (1826-66) und Albert Einstein (1879-1955) In der Einsteinschen Relativitätstheorie wird die Schwerkraft durch die Eigenschaften von Raum und Zeit selbst erklärt. Dazu benutzte Einstein eine von Bernhard Riemann im Jahre 1854 neu entwickelte Geometrie gekrümmter Räume.

Das Zwillings-Paradoxon: Der schnell bewegte Zwilling altert langsamer. Wenn er sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen könnte, was praktisch unmöglich ist, könnte er seine Rakete als Zeitmaschine zur Reise in die Zukunft benutzen.

An der Rosetta Mission zum Kometen Churyumov-Gerasimenko ist auch die Universität Bern beteiligt

An der Rosetta Mission zum Kometen Churyumov-Gerasimenko ist auch die Universität Bern beteiligt Nach 10-jähriger Reise soll Rosetta im November 2014 auf dem Kometen landen, und uns neue Informationen über die Entstehung des Sonnensystems liefern.

Der Schweizer Astronom Fritz Zwicky (1898-1974): Da sich die Sterne sehr schnell um das Zentrum einer Galaxie herum bewegen, muss es neben der leuchtenden noch sehr viel mehr dunkle Materie geben.

Der Schweizer Astronom Fritz Zwicky (1898-1974): Da sich die Sterne sehr schnell um das Zentrum einer Galaxie herum bewegen, muss es neben der leuchtenden noch sehr viel mehr dunkle Materie geben. Zur dunklen Materie zählen auch die schwarzen Löcher, die sich im Zentrum der grossen Galaxien befinden. Allerdings ist der Grossteil der dunklen Materie nicht unbedingt dunkel, sondern vermutlich durchsichtig. Wir wissen allerdings bis heute nicht worum es sich dabei handelt.

Edwin Hubble (1889-1953): Alle Galaxien entfernen sich von uns, und zwar umso schneller je weiter sie entfernt sind.

Sehr weit entfernte Supernova Explosionen zeigen, dass sich die Expansion des Universums sogar beschleunigt.

Sehr weit entfernte Supernova Explosionen zeigen, dass sich die Expansion des Universums sogar beschleunigt. Für diese Entdeckung erhielten Adam Riess, Saul Perlmutter und Brian Schmidt im Jahre 2011 zuerst die Einstein Medaille aus Bern und danach den Nobelpreis.

Sehr weit entfernte Supernova Explosionen zeigen, dass sich die Expansion des Universums sogar beschleunigt. Für diese Entdeckung erhielten Adam Riess, Saul Perlmutter und Brian Schmidt im Jahre 2011 zuerst die Einstein Medaille aus Bern und danach den Nobelpreis. Für die beschleunigte Expansion wird sogenannte dunkle Energie verantwortlich gemacht, die das gesamte Universum erfüllt, von der wir aber ebenfalls nicht wissen, worum es sich handelt. Auch nach einer Supernova Explosion kann ein schwarzes Loch zurückbleiben.

Nach Einsteins Relativitätstheorie muss es einen Urknall gegeben haben: Der Urknall war keine punktförmige Explosion. Er hat vor etwa 14 Milliarden (d.h. 14.000.000.000) Jahren überall im Universum gleichzeitig stattgefunden.

Nach 1 Sekunde: 1000 mal heisser als heute das Zentrum der Sonne (10 Milliarden Grad) Zu Beginn bestand das Universum aus einem sehr heissen Gas.

Nach 1 Sekunde: 1000 mal heisser als heute das Zentrum der Sonne (10 Milliarden Grad) Zu Beginn bestand das Universum aus einem sehr heissen Gas. Zu dieser Zeit entstand die sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung, die noch heute das gesamte Universum erfüllt, und zur Zeit mit dem Planck Satelliten sehr genau vermessen wird.

Nach 500 Millionen, (d.h. 500.000.000) Jahren Etwa 500 Millionen Jahre nach dem Urknall hat sich das Universum weiter ausgedehnt und abgekühlt. Zu dieser Zeit zogen sich Gaswolken durch ihre eigene Schwerkraft zusammen und brachten die ersten Sterne hervor.

Nach 9 Milliarden (d.h. 9.000.000.000) Jahren Etwa 9 Milliarden Jahre nach dem Urknall entstand aus Gas und dem Sternenstaub explodierter Supernovae unser Sonnensystem und schliesslich etwa 10 Milliarden Jahre nach dem Urknall das Leben.

Nach 9 Milliarden (d.h. 9.000.000.000) Jahren Etwa 9 Milliarden Jahre nach dem Urknall entstand aus Gas und dem Sternenstaub explodierter Supernovae unser Sonnensystem und schliesslich etwa 10 Milliarden Jahre nach dem Urknall das Leben. Der Mensch (homo sapiens) entwickelte sich vor etwa 150.000 Jahren. Er hat somit nur ein Hunderttausendstel der bisherigen Geschichte des Universums miterlebt.

Alan Guth und das BICEP2 Teleskop am Südpol Im März 2014 hat das BICEP2 Team Daten veröffentlicht, die uns erlauben, bis etwa 0.00000000000000000000000000000000001 (d.h. 10 35 ) Sekunden nach dem Urknall zurückzublicken, und so Alan Guths Ideen zur inflationären Expansion des ultra-frühen Universums zu überprüfen.

Wir wissen, dass wir Vieles noch nicht wissen:

Wir wissen, dass wir Vieles noch nicht wissen: Woraus besteht dunkle Materie und was verbirgt sich hinter der dunklen Energie?

Wir wissen, dass wir Vieles noch nicht wissen: Woraus besteht dunkle Materie und was verbirgt sich hinter der dunklen Energie? Welche Rolle spielen wir?

Wir wissen, dass wir Vieles noch nicht wissen: Woraus besteht dunkle Materie und was verbirgt sich hinter der dunklen Energie? Welche Rolle spielen wir? Lasst uns die Zeitmaschine in unserem Kopf befragen.

Buchtipp meiner Tochter Christina Wiese für die, die mehr über schwarze Löcher und das Universum wissen möchten: Lucy und Stephen Hawking: Der geheime Schlüssel zum Universum

Der Planck Satellit misst heute die kosmische Hintergrundstrahlung und erlaubt uns so, um 13.7 Milliarden Jahre bis fast zum Urknall zurückzuschauen.

Die kosmische Hintergrundstrahlung

Die kosmische Hintergrundstrahlung Die Lichtteilchen der kosmischen Hintergrundstrahlung sind 1 Sekunde nach dem Urknall durch Auslöschung von Materie und Antimaterie entstanden.

Die kosmische Hintergrundstrahlung Die Lichtteilchen der kosmischen Hintergrundstrahlung sind 1 Sekunde nach dem Urknall durch Auslöschung von Materie und Antimaterie entstanden. Die winzigen Temperaturschwankungen der Strahlung zeigen, so wie die sehr weit entfernten Supernova Explosionen, dass das gesamte Universum von dunkler Energie erfüllt ist.

Hoch fliegende Atomuhren: Uhren im schwächeren Gravitationsfeld gehen schneller.

Herrmann Minkowski (1864-1909): Raum und Zeit sind zu einem Raum-Zeit Kontinuum verschmolzen.

Herrmann Minkowski (1864-1909): Raum und Zeit sind zu einem Raum-Zeit Kontinuum verschmolzen. Farhi versus Gott: Kann es eine Zeitmaschine geben?