Dannelsen af Galakser i det tidlige. Univers. Big Bang kosmologi Galakser Fysikken bag galaksedannelse. første galakser. Johan P. U.

Relaterede dokumenter
I dag. Hvad er principperne i strukturdannelse i Universet og hvordan kan vi simulere det?

Galakser i det tidlige Univers, I: Lyman kanten

DET USYNLIGE UNIVERS. STEEN HANNESTAD 24. januar 2014

MODERNE KOSMOLOGI STEEN HANNESTAD, INSTITUT FOR FYSIK OG ASTRONOMI

Kosmologi Big Bang-modellen

MODUL 3 OG 4: UDFORSKNING AF RUMMET

Resumé fra sidst. Stjernerne i bulen er mere metalrige end i skiven

Spiralgalakser - spiralstruktur

Kosmologi supplerende note

Supermassive sorte huller og aktive galaksekerner

Mørk energi Anja C. Andersen, Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet

Hvordan blev Universet og solsystemet skabt? STEEN HANNESTAD INSTITUT FOR FYSIK OG ASTRONOMI

I dagligdagen kender I alle røntgenstråler fra skadestuen eller tandlægen.

Mørkt stof og mørk energi

Denne pdf-fil er downloadet fra Illustreret Videnskabs website ( og må ikke videregives til tredjepart.

Praktiske oplysninger

Kosmologi. December Michael A. D. Møller. Kosmologi

A4: Introduction to Cosmology. Forelæsning 2 (kap. 4-5): Kosmisk Dynamik

Universets opståen og udvikling

Universet bliver mørkere og mørkere

Big Bang Modellen. Varmestråling, rødforskydning, skalafaktor og stofsammensætning.

Mælkevejens kinematik. MV er ikke massiv, så der vil være differentiel rotation. Rotationen er med uret set ovenfra.

Galakser i det tidlige Univers, II: DLA Galakser

Af Kristian Pedersen, Anja C. Andersen, Johan P. U. Fynbo, Jens Hjorth & Jesper Sollerman

Opgaver i kosmologi - fra

Af Lektor, PhD, Kristian Pedersen, Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet

Antistofteorien, en ny teori om universets skabelse.

I dag. Quasar absorptionslinjer. Hvordan er massen fordelt i hobene? Hvad er forskellen på en hob og en gruppe?

26 1/2008 GALAKSERNES OPRINDELSE OG UNIVERSETS DARK AGES

Big Bang og inflation

Benyttede bøger: Introduction to Cosmology, Barbara Ryden, 2003.

Begge bølgetyper er transport af energi.

Resumé fra sidst. Galakser samler sig i hobe. Der findes overordnet tre typer galakser: Spiraler, elliptiske og irregulære

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

Kvalifikationsbeskrivelse

Luminositetsfunktionen

Formelsamling i astronomi. November 2015.

KVANT Juni. Tidsskrift for Fysik og Astronomi 12. årgang

Dansk referat. Dansk Referat

Lysets kilde Ny Prisma Fysik og kemi 9 - kapitel 8 Skole: Navn: Klasse:

Stjernetællinger IC 1396A

Big Bang og universets skabelse (af Jeanette Hansen, Toftlund Skole)

Teoretiske Øvelser Mandag den 30. august 2010

Afstande i Universet afstandsstigen - fra borgeleo.dk

I dag. Er der mørkt stof i elliptiske og spiralgalakser? Hvordan karakteriserer vi galakser?

Universets begyndelse

The Big Bang. Først var der INGENTING. Eller var der?

Dopplereffekt. Rødforskydning. Erik Vestergaard

Universet udvider sig meget hurtigt, og du springer frem til nr 7. down kvark til en proton. Du får energi og rykker 4 pladser frem.

Hubble relationen Øvelsesvejledning

Formelsamling i astronomi. Februar 2016

A4: Introduction to Cosmology. Forelæsning 5: Big Bang Nukleosyntese: Dannelsen af grundstofferne 2. time: inflation

Mads Toudal Frandsen. origins.net. Mørkt Stof 4% Dark. Dark 23% 73% energy. ma)er

I dag. Er der cooling flows i centrum af hobe? Hvad er Sunyaev-Zeldovich effekten, og hvad kan den bruges til?

Hvorfor lyser de Sorte Huller? Niels Lund, DTU Space

Lyset fra verdens begyndelse

Troels C. Petersen Lektor i partikelfysik, Niels Bohr Institutet

Indhold. Elektromagnetisk stråling Udforskning af rummet Besøg på Planetariet Produktfremstilling beskriv dit lys...

Arbejdsopgaver i emnet bølger

Teoretiske Øvelser Mandag den 31. august 2009

Undervisningsbeskrivelse

GAMMAGLIMT EKSPLOSIONER

Undervisningsbeskrivelse

Forventet bane for alfapartiklerne. Observeret bane for alfapartiklerne. Guldfolie

Universet. Fra superstrenge til stjerner

SOLOBSERVATION Version

Tro og viden om universet gennem 5000 år

Årets nobelpris i fysik bygger videre på resultater opnået af danske forskere

ESA s mikrobølgesatellit PLANCK

Stjernedannelse. Anja C. Andersen Niels Bohr Institutet Københavns Universitet

Astronomernes kæmpeteleskoper

Skabelsesberetninger

Fysik C eksamen i 1. a 2013

bølge,.. Du kan bruge programmerne Bølge og Stående bølge som illustration. Endvidere skal du inddrage øvelsen Lydens fart med resonansrør.

MODUL 1-2: ELEKTROMAGNETISK STRÅLING

2 7/8/2005 SUPERNOVAER KASTER LYS OVER MØRK ENERGI

Alt det vi IKKE ved Morten Medici Januar 2019

KUNSTEN AT VEJE ET SORT HUL

Beskrivelse af det enkelte undervisningsforløb

Opgavesvar til Kosmologi

Verdens alder ifølge de højeste autoriteter

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Det kosmologiske verdensbillede anno 2010

Stjernestøv og Meteoritter

NY KOSMOLOGI. Tilføjelse til Kapitel 14

Atomer og kvantefysik

I dag. Hvad adskiller aktive galakser fra normale galakser? Hvilken betydning har skiven omkring det sorte hul?

Altings begyndelse også Jordens. Chapter 1: Cosmology and the Birth of Earth

PROGRAM FOR ASTRONOMIDAGEN FREDAG, DEN 12. JANUAR Det meget nye og det meget gamle

VERDEN FÅR VOKSEVÆRK INDHOLD. Dette materiale er ophavsretsligt beskyttet og må ikke videregives

Verdens alder ifølge de højeste autoriteter

Begge bølgetyper er transport af energi.

Spektroskopi af exoplaneter

Solen og dens 8(9) planeter. Set fra et rundt havebord

Solens dannelse. Dannelse af stjerner og planetsystemer

Denne pdf-fil er downloadet fra Illustreret Videnskabs website ( og må ikke videregives til tredjepart.

Stjerner og sorte huller

Stjerners udvikling og planeter omkring stjerner. Hans Kjeldsen Aarhus Universitet

Undervisningsbeskrivelse

Transkript:

Dannelsen af Galakser i det tidlige Johan P. U. Fynbo, Adjunkt Univers Big Bang kosmologi Galakser Fysikken bag galaksedannelse Observationer af de første galakser

Et dybt billede af himlen væk fra Mælkevejens skive... Afstand <=> tilbageblikstid

Big Bang kosmologi Det kosmologiske princip : Universet er homogent og isotropt! Einsteins feltligning: Sammenhæng mellem universets metrik (geometri) og masse- og energitæthed

Homogent?

Ja, på stor (>300Mpc) skala!

Metrikken og Friedmann-ligningerne ds 2 c 2 dt²r 2 t dr 2 sinr 2 d 2 sin 2 d 2 De tre rumlige koordinater r, θ og ϕ er medfølgende koordinater. Hele dynamikken ligger i skalafaktoren R(t). R(t) er bestemt af Friedmann ligningerne, som er Einsteins feltligning under antagelse af det kosmologiske princip: 8G m 2 3 H 0 3 H 0 2 d 2 R dt 2 dr dt 4G 3 2 8G 3 R 3 p c² 1 3 R R 2 c2 2 1 3 R2 Universets krumningsradius: 1 m 1 c 2 2 H 0

Big Bang Friedmann-modeller

Den kosmologiske rødforskydning 1z 0 R R 0 Z=0.004 Rødforskydningen z er et mål for, hvor meget universet har udvidet sig siden lyset blev udsendt: (1+z) per dimension. Z=0.05 0 Z=0.07 3 Z=0.13 0 Z=0.20

Rødforskydning og tid

Rødforskydning og afstand

Galakser i det lokale Univers 1-1000 milliarder stjerner ~90% af stoffet er mørkt (har masse, men lyser ikke). Radius 1-20 kpc ca. 50% af alle stjerner er i skive-fordelinger, ca. 50% i sfæriske systemer (Buler og Elliptiske galakser).

Luminositetsfunktionen for Galakser Mælkevejen (M=-21)

Ioniseret Ioniseret Neutralt

Baggrundstrålingen Baggrundstrålingen blev udsendt som termisk stråling (T ~ 3000K) omkring z=1100 eller ca. 300.000 år efter Big Bang, da gassen i universet blev neutral (såkaldt rekombination). Vi modtager strålingen som mikrobølger idag (rødforskudt fra optisk lys til mikrobølger) Strålingen fortæller om forholdende i universet på det tidspunkt og kan derfor bruges til at give begyndelsesbetingelserne for galaksedannelse.

Mikrobølgebaggrundsstrålingen observeret med COBE satelliten

Fluktuationer i baggrundstrålingen observeret med COBE

Fluktuationer i baggrundstrålingen observeret med WMAP

Galaksedannelse Fluktuationer i mikrobølgebaggrundstrålingen skyldes kvantefluktuationer i et mikroskopisk volumen, der ved den såkaldte inflation blev blæst op til hele det synlige univers! Fluktuationerne er uhyre små 30ppm (part per million). Det svarer til, at Himmelbjerget skulle være det højeste bjerg på jorden. Det er af disse frø galakserne voksede frem. Den basale proces er, at overtætheder i det mørke stof vokser på grund af tyngdekraften. Dette kan simuleres, men afhænger af egenskaberne ved det mørke stof. Baryonerne (brint og helium) følger bare med, indtil de begynder at lyse (stjernedannelse). Hvad der sker derefter er meget svært at simulere. Det må observeres.

Kvantefluktuationer Inflation Skitse af hvordan galakser dannes Z=1100 δ baryon =0.00003 R Resten af Universet Turnaround (z=10) δ =5-6 Kollaps objektdannelse relaxation køling Big Bang (z=6.2) δ=100-200 T

240Mpc

Hvordan finder vi de fjerne, unge galakser? - som at finde nålen i høstakken.

Very Large Telescope

Hubble Space Telescope

z(em) = 3.63

Lyman-alfa skoven Lyman-alfa absorption: en foton med bølgelængde 1216Å exiterer en elektron fra grundtilstanden til første exiterede niveau i brint. Dette er den stærkeste overgang i brint, og brint er langt det hyppigste grundstof i universet.

Lyman-alfa skoven Alle brintskyer mellem en fjern kvasar og jorden giver anledning til en absorptionslinie. En sky ved rødforskydning z absorbereved (1+z)*1216Å. Da z<z(kvasar) ligger alle disse absorptionslinier på den blå side af kvasarens Lyman-alfa emissionslinie.

Galakser i Lyman-alfa skoven: Dæmpede Lyman-alfa Absorbere DLA linie

DLA systemer Søjletæthed af brint gas N(HI) > 2*10 20 cm -2 (svarer til galakser idag.) DLAs indeholderstort set alt den neutralehi og omtrent den samme mængde baryoner som findes i stjerner idag. Metal-indholdet i DLAs kan måles præcist som funktion af rødforskydning.

Rødforskydningsudviklingen af metalindholdet i DLAs

Spektroskopisk detektion af Lymanalpha emission fra DLA0528-250

HST billede af DLA0528-250 Palle Møller og Stephen Warren, 1998

HST / STIS VLT VLT

Lyman-alfa galakser (LEGOer) Unge galakser er gasrige og indeholder mange massive stjerner. De massive stjerner er meget varme og udsender derfor mange fotoner, der kan ionisere gassen. Lyman-alfa stråling udsendes, når brintgassen rekombinerer (bliver neutral igen). Lyman-alfa emissionslinien er derfor ofte den kraftigste linie fra en ung, gasrig, stjernedannende galakse.

Metoden Narrow B R

VLT

It's filamentary, my dear Watson!

Eksempler fra et stort igangværende survey

20-30 kandidater per VLT felt

Find Holger!

To af nålene i høstakken...

HST Observationer af LEGOer 3 arcsec = 22 kpc ANDROMEDA i UV De første galakser var meget små!

Opsummering Galakserne er vokset frem af (kvante)fluktuationer! Galakser består mest af mørkt stof stof som har masse, men ikke udsender lys.vi ved ikke, hvad det er. Den måde galaksedannelsen foregik på, siger os noget om det mørke stof. Vi kan studere galaksedannelsen ved at observere fjerne galakser. Vi ser tilbage i tiden. De tidlige galakser var meget små og kompakte. Vore dages galakser er fremkommet ved sammensmeltning af flere mindre galakser (bl.a. LEGOer).

Mørkt stof

Mørkt stof Observeret rotationskurve

Flere eksempler...

Gravitationel linsning - uafhængigt indicium for eksistensen af mørkt stof