CHRISTIAN SCHULTZ 28. MARTS 2014 DET MØRKE UNIVERS CHRISTIAN SCHULTZ DET MØRKE UNIVERS 28. MARTS 2014 CHRISTIAN SCHULTZ

Transkript

1

2 OUTLINE Hvad er kosmologi Observationer i astrofysik Hvorfor må vi have mørk energi og mørkt stof for at forstå observationerne? 2

3 KOSMOLOGI Kosmos: Det ordnede hele Logi: Læren om Kosmo+logi: Læren om universet som helhed Beskæftiger sig med det meget store og/eller det meget gamle (Big Bang) 3

4 KOSMOLOGI Kosmologi: Universet i kasser af ~1 mio. lysår Mørkt stof Mørk energi Big Bang Den kosmiske mikrobølgebaggrund 4

5 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 5

6 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 6

7 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 7

8 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 8

9 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 9

10 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 10

11 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 11

12 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 12

13 UNIVERSET GENNEM ET TELESKOP 13

14 HVOR LANGT TILBAGE KAN VI SE? 13 mia. gammelt lys 13.2 mia. gammelt lys 14

15 HVOR LANGT TILBAGE KAN VI SE? 15

16 HVOR LANGT TILBAGE KAN VI SE? I alle retninger ser vi det samme! Mikrobølgebaggrund Mikrobølger. Ikke grønt lys! 16

17 MIKROBØLGEBAGGRUNDEN CMB: Den varme ursuppe vi kommer fra! 17

18 HVOR LANGT TILBAGE KAN VI SE? 18

19 HVOR LANGT TILBAGE KAN VI SE? 19

20 REKOMBINATION 20

21 HVAD FORTÆLLER OBSERVATIONERNE OS? Hvad kan vi sige om universet fra observationerne? Generelt: Der er rigtig, rigtig meget vi ikke kan se på flere skalaer! De fleste galakser fjerner sig fra os! 21

22 EKSPANSIONEN ACCELERERER Hastighed væk fra os er lineær (Hubble s lov) for nære galakser Passer ikke med fjerne galakser: De lyser svagere end forventet Nobelpris

23 STANDARD LYSKILDER 23

24 STANDARD LYSKILDER 24

25 UNIVERSETS ACCELATION 25

26 MØRK ENERGI Normalt stof bremser accelerationen Vi skal bruge noget der skubber på universet: Negativt tryk (udad) Vi kalder det for mørk energi 26

27 MØRK ENERGI Mørk energi er ikke årsagen til udvidelsen Mørk energi er årsagen til accelerationen af udvidelsen 27

28 DEN KOSMOLOGISKE KONSTANT Simpleste model for vakuum energi er en kosmologisk konstant Den kosmologiske konstant optræder naturligt i den elementære partikelfysik som et bidrag fra vakuum 28

29 VAKUUM ENERGI Vakuum energi er målt Det findes! Overfører man eksperimenter til universet passer det helt vildt dårligt (faktor dårligt). Dårligste forudsigelse i fysikken! 29

30 KOSMOLOGISK KONSTANT = VAKUUM ENERGI? 30

31 FRA OBSERVATION TIL MØRKT STOF Galakseobservationer Hob-observationer Mikrobølgebaggrundsmå linger Betydningen af mørkt stof vokser med skala 31

32 GALAKSESKALA Fra vores egen galakse ser vi et interessant fænomen: Vi roterer for hurtigt Der er noget masse vi ikke kan se! 32

33 ROTATIONSKURVEN AF GALAKSEN 33

34 ROTATION I EN GALAKSE 34

35 ANDRE GALAKSER Der ligger noget mørkt stof i en halo -fordeling Sfærisk fordelt Jo længere væk vi bevæger os fra centrum, jo større bidrag 35

36 SRP, GALAKSER OG ROTATION Rotationskurver er relativt let at modellere SRP-egnet! Galaksefysik er i det hele taget gymnasie-egnet 36

37 OBSERVATIONER FRA GALAKSEHOBE 37

38 HASTIGHEDER I HOBE Zwicky, 1934 Coma hoben 38

39 HASTIGHEDER I HOBE Zwicky, 1934 Hastighedsdispersion Hoben ville fordampe i løbet af kort tid Der er mere stof end det vi kan se! (SRP egnet) 39

40 GALAKSEHOBE: LINSEEFFEKT 40

41 MØRKT STOF FRA CMB 41

42 MØRKT STOF FRA CMB Statistikken i CMB er meget afhængig af mængden af mørkt stof Mørkt stof var frø for strukturdannelse 42

43 MØRKT STOF Hvad er det mørke stof? Sorte huller? Dværgplaneter? Vi tror på at det er en ny, fundamental partikeltype: WIMPs 43

44 FORDELING AF MØRKT STOF Mørkt stof findes over det hele også her på jorden. Det er mindre klumpet end lysende stof Relativt set er effekten på solsystemet (isoleret set) forsvindende 44

45 DET UNIVERSELLE ENERGIREGNSKAB 45

46 Ekspansion Ekspansionens acceleration Den kosmiske standardmodel - ΛCDM Mikrobølgebaggrund Det kosmiske princip 46

47 MØRK ENERGI OG STOF Mørk energi er vakuum energi: Konstant bidrag Mørk energi er meget dårligt forstået. Mørkt stammer fra den fjerne høj-energi fysik Mørkt stof klumper i hobe Mørkt stof er sandsynligvis en ny(e) fundamental partikeltype(r) Mørk stof stammer fra den nære høj-energi fysik 47

48 TAK FOR NU