Alt det vi IKKE ved Morten Medici Januar 2019

Universets historie Første atomer 379.000 år Udviklingen af galakser, planeter, etc. Big Bang Hubbleteleskopet Første stjerner omkring 200 millioner år Big Bang udvidelsen 13.8 milliarder år 2

Det tidlige universe 3

Første billede af Universet (snapshot af universet, 379.000 år gammelt) Hvordan så det ud før? 4

Det tidligste univers Vi ved det ikke! 5

Universets bestanddele 6

Elementernes oprindelse (august 2017 version) Der er også mange ting, som vi godt ved noget om, men hvor vores viden er begrænset og/eller med fejlagtige detaljer. Historien om grundstoffernes oprindelse er et godt eksempel. 7

Stof vs. Antistof Fra energi blev der i starten af Universet skabt lige store mængder stof og antistof, men af en eller anden grund vandt stoffet. E = mc 2

Ingredienser til stof i Universet Hvad ved vi: For hver 1 proton var der omkring 1.000.000.000 fotoner! Disse fotoner ser vi i den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, som skabtes ved annihilationen mellem stof og antistof i det tidlige Univers. Cosmic Microwave Background as measured by Planck. Hvilke ingredienser kræves der for at få den krævede stof-antistof asymmetri? Disse krav ("Sakharov betingelser ) er: Brud på Baryon number (B) bevarelsen. C- og CP-symmetribrud. 1. ordens faseovergang.

Ingredienser til stof i Universet Hvad ved vi: For hver 1 proton var der omkring 1.000.000.000 fotoner! Disse fotoner ser vi i den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, som skabtes ved annihilationen mellem stof og antistof i det tidlige Univers. Cosmic Microwave Background as measured by Planck. Hvilke ingredienser kræves der for at få den krævede stof-antistof asymmetri? Disse krav ("Sakharov betingelser ) er: Brud på Baryon number (B) bevarelsen. C- og CP-symmetribrud. 1. ordens faseovergang. (gennem sphalerons)

Ingredienser til stof i Universet Hvad ved vi: For hver 1 proton var der omkring 1.000.000.000 fotoner! Disse fotoner ser vi i den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, som skabtes ved annihilationen mellem stof og antistof i det tidlige Univers. Cosmic Microwave Background as measured by Planck. Hvilke ingredienser kræves der for at få den krævede stof-antistof asymmetri? Disse krav ("Sakharov betingelser ) er: Brud på Baryon number (B) bevarelsen. C- og CP-symmetribrud. 1. ordens faseovergang. (gennem sphalerons) (med quarker & måske leptoner?)

Ingredienser til stof i Universet Hvad ved vi: For hver 1 proton var der omkring 1.000.000.000 fotoner! Disse fotoner ser vi i den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, som skabtes ved annihilationen mellem stof og antistof i det tidlige Univers. Cosmic Microwave Background as measured by Planck. Hvilke ingredienser kræves der for at få den krævede stof-antistof asymmetri? Disse krav ("Sakharov betingelser ) er: Brud på Baryon number (B) bevarelsen. C- og CP-symmetribrud. 1. ordens faseovergang. (gennem sphalerons) (med quarker & måske leptoner?) (fra Higgs-partiklen)

Ingredienser til stof i Universet Hvad ved vi: For hver 1 proton var der omkring 1.000.000.000 fotoner! Disse fotoner ser vi i den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, som skabtes ved annihilationen mellem stof og antistof i det tidlige Univers. Cosmic Microwave Background as measured by Planck. Hvilke ingredienser kræves der for at få den krævede stof-antistof asymmetri? Disse krav ("Sakharov betingelser ) er: Brud på Baryon number (B) bevarelsen. C- og CP-symmetribrud. 1. ordens faseovergang.?? (gennem sphalerons) (med quarker & måske leptoner?) (fra Higgs-partiklen)

Ingredienser til stof i Universet Hvad ved vi: For hver 1 proton var der omkring 1.000.000.000 fotoner! Disse fotoner ser vi i den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, som skabtes ved annihilationen mellem stof og antistof i det tidlige Univers. Cosmic Microwave Background as measured by Planck. Hvilke ingredienser kræves der for at få den krævede stof-antistof asymmetri? Disse krav ("Sakharov betingelser ) er: Brud på Baryon number (B) bevarelsen. C- og CP-symmetribrud. 1. ordens faseovergang. Faktisk IKKE!?? (gennem sphalerons) (med quarker & måske leptoner?) (fra Higgs-partiklen)

Ingredienser til stof i Universet Hvad ved vi: For hver 1 proton var der omkring 1.000.000.000 fotoner! Disse fotoner ser vi i den kosmiske mikrobølge baggrundsstråling, som skabtes ved annihilationen mellem stof og antistof i det tidlige Univers. Cosmic Microwave Background as measured by Planck. Hvilke ingredienser kræves der for at få den krævede stof-antistof asymmetri? Disse krav ("Sakharov betingelser ) er: Brud på Baryon number (B) bevarelsen. C- og CP-symmetribrud. 1. ordens faseovergang. Faktisk IKKE!?? (gennem sphalerons) (med quarker & måske leptoner?) (fra Higgs-partiklen) Vi ved det ikke! vi rammer en faktor 10.000.000 ved siden af men interessant!

Galaksers rotation Fritz Zwicky, 1898-1974 Vera Rubin, 1928-2016

Galaksers rotation

Galaksers Galaxy rotation Mørkt stof får galakser til at rotere hurtigere, end man ville fra blot at betragte alt det normale lysende materiale i galaksen. With Dark Matter Without Dark Matter Credit: ESA

Universets Udvidelse Fjerne supernova Hubbles observationer Nære supernova Hurtigere Har det ændret sig over tid? Ja, men ikke som vi forventede!!! Inkluderes i Einstein GR, kvantebeskrivelse: faktor 10 120 forkert! Langsommere

Hvad består Universet af? ( og hvordan ved vi det?) Tre forskningsfelter observerer Universet på hver deres måde: Kosmisk mikrobølgebagrund (CMB) Fjerne supernovae (SNe) Galakseformation (BAO) Hver af felterne forsøgte at måle: x) Andelen af stof i Universet y) Andelen af energy i Universet og de er enige!!! Andel energi Andel stof 20

Composition Universets of bestanddele the Universe Vi ved det SLET ikke! Vi ved det ikke! 21

Universets maskiner 22

KOSMISKE STRÅLER 25

Figure: Cronodon Figure: Vancouver Sun

Enorme energier 1000 pr. cm 2 /s Antal 1 pr. m 2 /s 1 pr. m 2 /år 1 pr. km 2 /år LHC energi MeV TeV EeV Energi

Enorme energier 1000 pr. cm 2 /s Antal 1 pr. m 2 /s? 1 pr. m 2 /år?? 1 pr. km 2 /år LHC energi? MeV TeV EeV Energi

Antal 1000 pr. cm 2 /s 1 pr. m 2 /s 1 pr. m 2 /år 1 pr. km 2 /år Enorme energier Vi ved det ikke! LHC energi Energi MeV TeV EeV?

kosmiske stråler (atomkerner) Oprindelsen

Oprindelsen foton neutrino kosmisk stråle (atomkerne)

Nye budbringere? Neutrinoer? 33

Jorden og vandet 34

Den blå planet 35

Vandets oprindelse H 2 O Rocky planetesimals Icy planetesimals Snow line 36

Vandets oprindelse H 2 O DHO D 2 O 37

Vandets oprindelse Ceres 38

Vandets oprindelse Vi ved det ikke! Ceres 39

Liv på Jorden og evolution 40

Livet opståen på Jorden Al liv vi kender kopierer sig selv befinder sig i en celle forbruger energi 41

Livet opståen på Jorden Kopiering micelle vesikel Al liv vi kender kopierer sig selv befinder sig i en celle forbruger energi 42

Livet opståen på Jorden Kopiering 43

Livet opståen på Jorden 44

Livet opståen på Jorden Ursupper med aminosyrer og nukleotider RNA verden Vi ved det ikke! DNA og proteiner (Mulige) Ingredienser: Der skabes aminosyrer i solsystemet. Passende atmosfære og flydende vand. Rigtig temperatur og overskud af energi. Relativ stabilitet men også dynamikker. 47

Arter og artsdannelse AAATAGAATGTAC AAATAGAATGTAC AAGTAGAATGTAC AAATACAATGTAC AAGTAGAATGTAC ATATACAATGAAC AAATACAATGAAC AAGTAGAATGTAT 48

Evolution og miljø Hsp70 expression level (absorbance) 0.6 Bananfluer 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 Vi ved det ikke! Finker Altitude (meters above sea level) Hanner Hunner 49

Mennesket og vores forfædre 50

Vores forfædre 51

Hvor opstod Homo sapiens? Tidligere: Rift Valley (Etiopien) Bedre bud: Sydlige Afrika Vi ved det ikke! 300.000 år gammel H. sapiens fundet i Marokko 2010 175.000 år gammel H. sapiens fundet i hule i Israel 52

Moderne menneskes udbredelse Migration i Europa før stenalderen? Denisova? Population før migrationen over land?? H. florensis ( hobbitterne )?? 53

Denisova: Neandertalerens kusine? 41.000 år gammel fingerknogle Hvem er de?? 54

Moderne menneske i Europa For nylig (10.000 år - nu): Jæger samlere Landbrugsfolk Steppefolket (Yamnaya) Tiden før mesolitikum: Vi ved det ikke! 55

World population 10 10 10 9 10 8 10 7 Jæger-samler 10 6 Jordens befolkning Den neolitiske revolution (Agerbrugsrevolutionen)??? Den industrielle revolution (faktisk 1. og 2. industrielle revolution) Average from multiple source Standard deviation on mean 10000 8000 6000 4000 2000 0 2000 Year???? Modificeret figur af M. Medici 56

Jordens fremtidige befolkning Vores bedste gæt er 10 mia. men vi ved det reelt ikke 57

Interplanetarisk civilisation??? 58

Fremtidens svar? 59

Universets historie Første atomer 379.000 år Udviklingen af galakser, planeter, liv, mennesker, etc. Big Bang Hubbleteleskopet Første stjerner omkring 200 millioner år Big Bang udvidelsen 13.8 milliarder år 60

Universets spørgsmål Første atomer 379.000 år?? Big Bang??? Udviklingen af galakser, planeter, liv, mennesker, etc.???????? Hubbleteleskopet??????? Første stjerner omkring 200 millioner år?? Big Bang udvidelsen 13.8 milliarder år? 61

Tak for denne gang! 62

Bonus: Exoplaneter 63

Exoplaneter - en gylden æra? 64

Hvor mange? Hvor store? Hvilke afstande? Alder? Komposition? Atmosfære? Liv? 65

Hvor mange? Hvor store? Hvilke afstande? Alder? Komposition? Atmosfære? Liv? 66

Exomåner Exomåner skulle være små hop på de allerede små exoplanet signaler. Interessant nok har man muligvis allerede set en exomåne (med gravitational lensing). 67