Hvordan blev Universet og solsystemet skabt? STEEN HANNESTAD INSTITUT FOR FYSIK OG ASTRONOMI
HVAD BESTÅR JORDEN AF? HVILKE BYGGESTEN SKAL DER TIL FOR AT LIV KAN OPSTÅ?
FOREKOMSTEN AF FORSKELLIGE GRUNDSTOFFER I LEVENDE ORGANISMER OG I UNIVERSET SOM HELHED ORGANISMER UNIVERSET Brint 80 250 10000000 Kulstof 1000 1000 Kvælstof 60 300 1600 Ilt 500 800 5000 Natrium 10 20 12 Magnesium 2 8 200 Fosfor 8 50 3 Svovl 4 20 80 Jern 0,25-0,8 100 Zink 0,1-0,4 0,12
FOREKOMSTEN AF GRUNDSTOFFER I SOLSYSTEMET
HVORDAN ER GRUNDSTOFFERNE DANNET? STJERNER SOM SOLEN HAR EKSTREMT HØJ TEMPERATUR OG DER FOREGÅR FUSIONSREAKTIONER Solens centrale temperatur er T c = 15 mio grader
LETTE GRUNDSTOFFER KAN FUSIONERE, TUNGE KAN FISSIONERE ENERGI BUNDET I KERNEN FUSION FISSION
STJERNER SOM SOLEN DEN SENERE UDVIKLING
NÅR BRINTEN ER OPBRUGT I STJERNENS CENTRUM ALMINDELIG STJERNE HELIUM FORBRÆNDING Brint forbrænding Helium forbrænding Brint forbrænding
Processer i en stjerne med 15 gange solens masse Fase Proces Varighed [år] Brint Helium Kulstof Neon Ilt H He 1.2 10 7 He C, O 1.3 10 6 C Ne,, Mg 6.3 10 3 Ne O, Mg 7.0 O Si 1.7 Silicium Si Fe, Ni 6 dage
LETTE GRUNDSTOFFER KAN FUSIONERE, TUNGE KAN FISSIONERE ENERGI BUNDET I KERNEN FUSION FISSION
En stjernes kollaps Main-sequence Løgstruktur star Helium-burning Kollaps (implosion) star Hydrogen Burning Helium Burning Hydrogen Burning
Supernova eksplosioner
Sanduleak 69 202 Supernova 1987A 23. februar 1987 Tarantula Nebula Large Magellanic Cloud Distance 50 kpc (160.000 light years)
MANGE SUPERNOVAER ER BLEVET OBSERVERET I HISTORISK TID
Supernovarest i Cassiopeia (SN 1667?) Kompakt stjerne (måske sort hul) Chandra billede
Chandra billede Krabbetågen
Computersimulering af supernova eksplosion
HVAD ER RESULTATET AF EN SUPERNOVA EKSPLOSION? DANNELSE AF STORE MÆNGDER TUNGERE GRUNDSTOFFER SOM F.EKS. JERN DISSE GRUNDSTOFFER SPREDES AF EKSPLOSIONEN OG KAN INDGÅ I DANNELSEN AF NYE SOLSYSTEMER DE ER ESSENTIELLE FOR DANNELSEN AF PLANETER SOM JORDEN OG DERMED FOR LIV VI KOMMER FRA EN SUPERNOVA!
HVORDAN DANNES ET SOLSYSTEM? EN INTERSTELLAR GASSKY BLIVER USTABIL FORSKELIGE OMRÅDER TRÆKKER SIG SAMMEN OG BLIVER TIL STJERNER Oriontågen
DET ER NATURLIGT, AT SOLSYSTEMER DANNES SOM SKIVER VORES EGET SOLSYSTEM BETA-PICTORIS, ET SOLSYSTEM UNDER DANNELSE
COMPUTERSIMULERING AF PLANETDANNELSE
SKRIDTET VIDERE.. HVOR KOMMER STOFFET I VORES UNIVERS FRA? HVORDAN OPSTÅR DE GALAKSER, STJERNERNE DANNES I? HVOR ER VORES UNIVERS OPSTÅET?
FOR AT SVARE PÅ DET MÅ VI GÅ TILBAGE I UNIVERSETS HISTORIE SAMTIDIG MÅ VI PRØVE AT FORSTÅ, HVORDAN HELE UNIVERSET HAR UDVIKLET SIG
GANSKE KORT OM KOSMOLOGIENS UDVIKLING FØR 1920: HELE UNIVERSET FORMODES AT VÆRE NOGENLUNDE AF SAMME STØRRELSE SOM MÆLKEVEJEN OMKRING 30,000 LYSÅR
GANSKE KORT OM KOSMOLOGIENS UDVIKLING 1922: DE FØRSTE GALAKSER UDEN FOR MÆLKEVEJEN PÅVISES AFSTANDEN MELLEM GALAKSERNE ER MILLIONER AF LYSÅR
GANSKE KORT OM KOSMOLOGIENS UDVIKLING SIDEN DA: EN JAGT PÅ MÅLINGER OVER STADIG STØRRE AFSTANDE. MÅLINGER AF MILLIONER AF GALAKSER OVER AFSTANDE PÅ MILLIARDER AF LYSÅR
SLOAN DIGITAL SKY SURVEY HAR MÅLT 1 MIO. GALAKSER MED PRÆCISION
DEN KOSMISKE BAGGRUNDSSTRÅLING MÅLT AF NASAS WMAP SATELLIT I MARTS 2006 HELE DET SYNLIGE UNIVERS I MIKROBØLGER (OMKRING 40 MILLIARDER LYSÅR)
FORDI LYSET BEVÆGER SIG MED EN ENDELIG HASTIGHED (300.000 KM/S), SER VI BAGUD I TIDEN, NÅR VI SER LANGT BORT SOLEN: 8,2 MINUTTER ALPHA CENTAURI: 4 ÅR ANDROMEDA GALAKSEN: 2,2 MIO. ÅR BAGGRUNDSSTRÅLINGEN: 13,7 MIA. ÅR
MAN SER TILBAGE I TIDEN WMAP: 13,7 MIA. ÅR
BAGGRUNDSSTRÅLINGEN 300.000 ÅR MAN SER TILBAGE I TIDEN
HVAD ER DEN KOSMISKE BAGGRUNDSSTRÅLING? DET TIDLIGE UNIVERS: DEN HØJE TÆTHED OG TEMPERATUR GØR UNIVERSET UGENNEMSIGTIGT FOR LYS OMKRING 300.000 ÅR EFTER BIG BANG DET NUVÆRENDE UNIVERS: LAV TEMPERATUR OG TÆTHED GØR UNIVERSET GENNEMSIGTIGT FOR LYS
ET AFTRYK AF DE FYSISKE FORHOLD I UNIVERSET DA DET VAR 300.000 ÅR GAMMELT
FARVEFORSKELLENE ER DE SMÅ UJÆVNHEDER, DER SIDEN BAGGRUNDSSTRÅLINGENS DANNELSE ER BLEVET TIL GALAKSER, STJERNER, OG I SIDSTE ENDE TIL LIV
1: DET TIDLIGE UNIVERS (BAGGRUNDSSTRÅLING) 2: CA. 1 MIA. ÅR, DE FØRSTE GALAKSER DANNES 3: VORES NUVÆRENDE UNIVERS
SIMULERING AF OMRÅDE AF DET SYNLIGE UNIVERS (udført på AU-supercomputer Grendel af Troels Haugbølle) VISER DIREKTE NEUTRINOERS INDFLYDELSE PÅ DANNELSE AF STRUKTURER 1 mia. lysår TO FORSKELLIGE MODELLER
VI FORSTÅR GANSKE PRÆCIST, HVORDAN STRUKTURER DANNES I UNIVERSET. DE SIDSTE FÅ ÅR HAR DER VÆRET EN MEGET HURTIG UDVIKLING INDEN FOR DETTE FELT PÅ GRUND AF NYE OBSERVATIONER OG UDVIKLING INDEN FOR SUPERCOMPUTERE MEN: VI MANGLER STADIG AT FORSTÅ, HVORDAN DE FØRSTE UJÆVNHEDER ER OPSTÅET!
OBSERVATIONER ER NU SÅ PRÆCISE AT VI KENDER UNIVERSETS SAMMENSÆTNING MED EN PRÆCISION PÅ CA. 1 PROCENT 0.1-1 % NEUTRINOER 70 % MØRK ENERGI (SOM FÅR UNIVERSET TIL AT UDVIDE SIG HURTIGERE OG HURTIGERE) 25 % MØRKT STOF 5 % NORMALT STOF (STJERNER ETC)
HVOR KOMMER ALLE DISSE INGREDIENSER FRA? HER ER VI NØDT TIL AT FORSTÅ LIDT PARTIKELFYSIK
Atomets struktur Atom ~ 10-10 m Kvarker Protoner/neutroner < 10-15 m Atomkerne ~ 10-14 m
UNDERSØGELSE AF MINDRE AFSTANDE KRÆVER MERE ENERGI CERN LARGE HADRON COLLIDER (FÆRDIGBYGGET 2007) VIL NÅ OMKRING 10 TERAELEKTRONVOLT (10-18 m)
DE KENDTE PARTIKLER u c t ν e ν μ ν τ d s b e μ τ 6 KVARKER 6 LEPTONER W - W + Z γ g KRAFTBÆRERE
KOSMOLOGI GIVER ET NATURLIGT ALTERNATIV TIL ACCELERATORFYSIK
? MAN SER TILBAGE I TIDEN
? MAN SER TILBAGE I TIDEN
DER ER EN SAMMENHÆNG MELLEM DE MINDSTE OG DE STØRSTE STØRRELSER I UNIVERSET
BEMÆRK: INGEN AF DE KENDTE PARTIKLER KAN UDGØRE DET MØRKE STOF ELLER DEN MØRKE ENERGI!!! 95% AF VORES UNIVERS BESTÅR AF NOGET UKENDT TIL GENGÆLD FORSTÅR VI NOGENLUNDE, HVORDAN DET ALMINDELIGE STOF OPFØRER SIG I DET TIDLIGE UNIVERS
I DET TIDLIGE UNIVERS VAR TEMPERATURERNE LANGT HØJERE END NU. VED EN TEMPERATUR OMKRING 1 MeV (10 MIA. K) KUNNE FUSION AF PROTONER OG NEUTRONER FINDE STED
< CA. 1 SEKUND CA. 30 SEKUNDER NEUTRON PROTON DEUTERIUM CA. 5 MINUTTER HELIUM
HVORFOR ER DER MERE STOF END ANTISTOF I UNIVERSET??? OBSERVATIONELT VED VI, AT DER ER MEGET LIDT ANTISTOF I UNIVERSET. HVIS STOF MØDES ANTISTOF FORSVINDER BEGGE DELE OG BLIVER TIL ENERGI. DET VILLE KUNNE SES! ALMINDELIGT STOF KALDES OGSÅ FOR BARYONER, MENS ANTISTOF KALDES FOR ANTIBARYONER
FINDES DER EN MEKANISME, DER KAN DANNE MERE STOF END ANTISTOF? DER ER TRE KRAV, SOM SKAL VÆRE OPFYLDT: DE SÅKALDTE SAKHAROV BETINGELSER
DISSE PROCESSER KAN FOREKOMME I DET TIDLIGE UNIVERS (MEN IKKE I DET NUVÆRENDE) HVIS DE IKKE FANDT STED VILLE VI IKKE VÆRE HER!
DER ER STADIG MANGE ULØSTE SPØRGSMÅL: 1) HVAD ER DET MØRKE STOF? 2) HVAD ER DEN MØRKE ENERGI? 3) HVORFOR BIDRAGER DE TO TING LIGE MEGET NETOP NU SVARENE SKAL FORMENTLIG FINDES I FYSIKKENS LOVE VED MEGET HØJE ENERGIER
NATURKRÆFTERNES FORENING VED HØJ ENERGI STÆRK INFLATION? OPRINDELIGE UJÆVNHEDER MØRKT STOF? GUT (GRAND UNIFIED THEORY) E.M. SVAG ELEKTROSVAG (SUPERSYMMETRI?) T.O.E MØRK ENERGI? TYNGDE 100 10 15 10 19 ENERGI / GeV
SUPERSTRENGTEORI ER DEN MEST POPULÆRE THEORY OF EVERYTHING, MEN ER STADIG IKKE PÅ ET UDVIKLINGSTRIN, HVOR MAN KAN LAVE FAKTISKE BEREGNINGER
CHECKLISTE VI FORSTÅR, HVORDAN DE GRUNDSTOFFER LIV BYGGES FRA ER DANNET VI FORSTÅR, HVORDAN SOLSYSTEMER DANNES VI FORSTÅR, HVORDAN STRUKTURER UDVIKLER SIG I UNIVERSET VI FORSTÅR ENDNU IKKE, HVORFOR DER ER MERE STOF END ANTISTOF I UNIVERSET VI FORSTÅR ENDNU IKKE, HVAD 95% AT UNIVERSET BESTÅR AF VI FORSTÅR ENDNU IKKE, HVORDAN VORES UNIVERS ER DANNET