Upload
israel
View
58
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
alkuräjähdys á la Einstein. ei tapahtunut missään: aika ja avaruus saivat alkunsa alkuräjähdyksessä avaruus ei laajene mihinkään tyhjään tilaan valo kulkee vain 300 000 km/s: katsomalla kauas katsotaan samalla menneisyyteen kosmologia kvantitatiivinen tiede, kiitos kosmisen mikroaaltotaustan. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
alkuräjähdys á la Einsteinalkuräjähdys á la Einstein
• ei tapahtunut missään: aika ja avaruus saivat alkunsa alkuräjähdyksessä
• avaruus ei laajene mihinkään tyhjään tilaan• valo kulkee vain 300 000 km/s: katsomalla kauas
katsotaan samalla menneisyyteen• kosmologia kvantitatiivinen tiede, kiitos kosmisen
mikroaaltotaustan
Kosminen mikroaaltotaustaKosminen mikroaaltotausta
syntyi 380 000 vuotta alkuräjähdyksestä:kuuma alkuplasma muuttui läpinäkyväksi
lämpötila nyt2.735 K
400 fotonia/cm3
Fotonit pääsivät kulkemaan vapaasti
kuuma ja tiheä plasma: fotonit törmäilevät elektroneihin
”random walk”
plasma läpinäkymätöntä kunnes lämpötila on laskenut noin 4000 asteeseen
universumi laaje-nee hitaasti
universumi jäähtyy ja plasma tulee läpinäkyväksi
fotonit lähtevät jokaisestapisteestä jokaiseen suuntaan
horisontti
joka hetki havaitsija näkee horisontissaan fotoneita, jotka lähtivät liikkeelle silloin kun plasma tuli läpinäkyväksi
2 miljoonaa vuotta4 miljoonaa vuotta
matka = aika
mitä tapahtui fotoneille havaitsijan lähettyvillä?
universumi laajenee, lämpötila laskee …
galaksit alkavat syntyä …
fotoni havaitaan nyt se on kulkenut 13.3 mrd vuotta
Penzias & Wilson 1965
13.7 mrd valovuotta
380 000 vuottaalkuräjähdyksestä
galakseja
360o tähtitaivas näkyvän valon alueella
jotta näkee alkuräjähdykseen, pitää katsoa mikroaalloilla
tasa-aineinen plasma ei galakseja varhaisessa maailmankaikkeudessa täytyy olla aineen (energian) tihentymiä ja harventumia
tihentymät aine kuumempaaharventumat aine kylmempää
COBE-laukaistiin 1989-mittasi kosmisen mikroaaltotaustan
lämpötilavaihteluita- data 1992
1990-luvun loppu: mikroaaltotaustaa mittaavatilmapallokokeet universumi geometrialtaan tasainen
= 1= 1
massaenergiaa ns. kriittisen arvon verran
PIMEÄ ENERGIA
- TYHJIÖ SISÄLTÄÄ ENERGIAA
- SUURI TEOREETTINEN MYSTEERI!
osallistuu maailmankaikkeuden kehitykseen painovoima-vaikutuksellaan (energia on massaa ja massa energiaa!)
EI KOOSTUHIUKKASISTA
KIIHTYVÄ LAAJENEMINEN
Ensimmäinen vihje:supernovat liian himmeitä
supernova mallia Ib standardikynttilä
kirkkaus maksimissaaina sama
oikea kirkkaus tunnetaan: näennäinen kirkkaus etäisyysspektriviivojen siirtymät pakonopeus
laajenemisnopeus etäisyyden (=ajan) funktiona
kiihtyvä laajeneminen alk. n. 6 mrd v. sitten
suljettu geometria = aine vetää itsensä jälleen kasaan
avoin geometria = vetovoima ei riitä, nopeus kuitenkin hidastuu
kiihtyvä liike: vaaditaan lisäpotkua = tyhjiön työntövoima
PIMEÄ ENERGIA ~ KOSMOLOGINEN VAKIO
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe
WMAP 2003
WMAP PRIMORDIAL SKY MAP
Kuumia ja kylmiä alueitamuutaman sadastuhannesosa-asteen suuruisia eroja
kuumien ja kylmien alueiden jakaumat ja koot kertovat
- plasman sisältämän aineen koostumuksesta- plasman ainetiheydestä- maailmankaikkeuden laajenemisnopeudesta- maailmankaikkeuden geometriasta
kulmakoko
l
UNIVERSUMIN KALUSTELUETTELO
• tavallista ainetta 4.4%• pimeää ainetta 23%• pimeää energiaa 73%
saa aikaan kiihtyvällä nopeudellalaajenevan avaruuden
PIMEÄ AINE
mustiaaukkoja?
toistaiseksi tuntemattomien alkeishiuk-kasten muodostama kylmä kaasu
supersymmetria:neutraliinot
- ”läpinäkyvää” – ei lähetä eikä vas-taanota sähkömagneettista säteilyä- vaikuttaa painovoimallaan
CERN LHC-kiihdytin 2007
MIKÄ AIHEUTTI UNIVERSUMIN MASSAENERGIAAN
TIHEYSVAIHTELUITA?
oletus: alkuperäiset tiheysvaihtelutfraktaalisia (kokoskaalasta riippumattomia)
22oo
nämä alueet eivätole ehtineet ollakausaalisessa yh-teydessä keskenään
ONGELMA!
KOSMINEN INFLAATIO
heti alkuräjähdyksen jälkeen avaruus laajeni hetkenvaloa nopeammin ( kylmä universumi)
= 1
ennustus: energiatiheys = kriittinen tiheys;maailmankaikkeuden geometria on tasainen
10-35 s
tyhjiöenergiaa
Guth 1980
inflaation aikaisetkvanttiheilahtelut
kosmisessa mikroaalto-taustassa havaittavia säteilyn
lämpötilan vaihteluita
ennustaa muodon:
fraktaalinen
n= 0.9 - 1.0spektri-indeksi
Inflaatio loppuu kuntyhjiöenergia hajoaa
kaikki aine
WMAP RESULTS
= 1.02 0.02n = 0.93 0.03 adiabatic spectral index
b = 0.044 0.004 baryon density
= 0.73 0.04 dark energy
h = 71 Hubble rate
tdec = 379 kyears
- early inflation a scientific fact
+0.04-0.03
+8-7
VARHAISESSA MAAILMANKAIKKEUDESSAMIKROSKOOPPINEN JA MAKROSKOOPPINEN
KOHTAAVAT TOISENSA
INFLAATIO: me olemme olemassamitättömien kvanttihäiriöiden ansiosta
- kiitos havaintojen, kosmologia on muuttunut täsmätieteeksi
- teoreettinen kehittely: pieni ja suuri kohtaavat alkuräjähdyksessä (mm. säieteoriat)
- uusia kokeita tulossa: mm Euroopan avaruus- järjestön ESAn Planck-satelliitti 2007 (suoma- laiset mukana)
SUMMA SUMMARUM:SUMMA SUMMARUM: