Bevezetés a kozmológiába 1: a Világegyetem tágulása

Hasonló dokumentumok
Bevezetés a kozmológiába 1: a Világegyetem tágulása

Ősrobbanás: a Világ teremtése?

Kozmológia: a világ keletkezése ősrobbanás és teremtés

Kozmológia: ősrobbanás és teremtés

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

Részecskefizika 2: kozmológia

Kozmológia és vallás - a világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

A világ keletkezése: Ősrobbanás és teremtés

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

Kozmológia és vallás

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

A világ keletkezése. Horváth Dezső.

BevCsil1 (Petrovay) A Föld alakja. Égbolt elfordul világtengely.

2011 Fizikai Nobel-díj

A világ keletkezése. Horváth Dezső.

A Világ keletkezése: mese a kozmológiáról

A TételWiki wikiből. A Big Bang modell a kozmológia Standard modellje. Elsősorban megfigyelésekre és az általános relativitáselméletre épül.

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

Az Univerzum szerkezete

TRIGONOMETRIKUS PARALLAXIS. Közeli objektum, hosszú bázisvonal nagyobb elmozdulás.

Kozmológia egzakt tudomány vagy modern vallás?

A világegyetem elképzelt kialakulása.

Galaxisfelmérések: az Univerzum térképei. Bevezetés a csillagászatba május 12.

Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai Diákolimpia Szakkör Távcsövek és kozmológia Megoldások

Dr. Berta Miklós. Széchenyi István Egyetem. Dr. Berta Miklós: Gravitációs hullámok / 12

Az Einstein egyenletek alapvet megoldásai

Csillagászati földrajz december 13. Kitekintés a Naprendszerből

Modern kozmológia. Horváth István. NKE HHK Katonai Logisztikai Intézet Természettudományi Tanszék

Az ősrobbanás elmélete

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

Csillagászati észlelés gyakorlat I. 2. óra: Távolságmérés

A sötét anyag és sötét energia rejtélye

A változócsillagok. A pulzáló változók.

Fekete lyukak, gravitációs hullámok és az Einstein-teleszkóp

Van-e a vákuumnak energiája? A Casimir effektus és azon túl

Az univerzum szerkezete

egyetemi állások a relativitáselmélet általánosítása (1915) napfogyatkozás (1919) az Einstein-mítosz (1920-tól) emigráció 1935: Einstein-Podolsky-

Földünk a világegyetemben

A világegyetem szerkezete és fejlődése. Összeállította: Kiss László

AZ UNIVERZUM GYORSULÓ TÁGULÁSA

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

Csillagászati megfigyelések

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

Csillagászat. A csillagok születése, fejlődése. A világegyetem kialakulása 12/C. -Mészáros Erik -Polányi Kristóf

Friedmann egyenlet. A Friedmann egyenlet. September 27, 2011

Az Univerzum kezdeti állapotáról biztosat nem tudunk, elméletekben azonban nincs hiány. A ma leginkább elfogadott modell, amelyet G.

Hogyan lehet meghatározni az égitestek távolságát?

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

Galaxishalmazok. Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék március 17.

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (e) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: december 3. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Készítsünk fekete lyukat otthon!

A relativitáselmélet története

Kozmológia a modern korban A csillagászat története 2, május 3.

AZ UNIVERZUM SZÜLETÉSE. Nagy Bumm elmélet 13,7 milliárd évvel ezelőtt A Világegyetem egy rendkívül sűrű, forró állapotból fejlődött ki

Válaszok a feltett kérdésekre

Minden olyan, nagy méretű csillagcsoportot így nevezünk, amely a Tejútrendszer határán túl van. De, hol is húzódik a Galaxis határa?

Spektrográf elvi felépítése. B: maszk. A: távcső. Ø maszk. Rés Itt lencse, de általában komplex tükörrendszer

Gravitational lenses as cosmic rulers: Ωm, ΩΛ from time delays and velocity dispersions

2016. április 5. Balogh Gáspár Sámuel Kvazárok április 5. 1 / 28

A KOZMIKUS HÁTTÉRSUGÁRZÁS KUTATÁSÁNAK TÖRTÉNETE ÉS KILÁTÁSAI

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

A FÖLD KÖRNYEZETE ÉS A NAPRENDSZER

Az optika tudományterületei

Kozmológiai n-test-szimulációk

A csillagközi anyag. Interstellar medium (ISM) Bonyolult dinamika. turbulens áramlások MHD

Az értelmi nevelés. Dr. Nyéki Lajos 2015

Fekete lyukak a fiatal Univerzumban, a rádiótávcsövek szemével. 100 éves az általános relativitáselmélet NKE, Budapest, november 9.

Statisztika a csillagászatban

Gravitáció az FLRW univerzumban Egy szimpla modell

A sötét anyag nyomában

AZ UNIVERZUM SUTTOGÁSA

Fontos tudnivalók. Fizikai állandók táblázata. Hasznos matematikai összefüggések

MODERN CSILLAGÁSZATI VILÁGKÉPÜNK

Tudomány és áltudomány. Dr. Héjjas István

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

Kozmikus záporok és észlelésük középiskolákban

A Föld helye a Világegyetemben. A Naprendszer

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Találkozásaim a fénytudománnyal

SZAKDOLGOZAT Az extragalaktikus távolságlétra Takáts Katalin


Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás anizotrópiája

Pulzáló változócsillagok és megfigyelésük I.

Randall-Sundrum 2-es típusú bránelméletek és tachion sötét energia modell

A csillagok fénye 1. Az atomoktól a csillagokig. Dávid Gyula Az atomoktól a csillagokig dgy

Asztrometria egy klasszikus tudományág újjászületése. ELFT Fizikus Vándorgyűlés, Szeged, augusztus 25.

A FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÉTELEINEK TÉMAKÖREI MÁJUSI VIZSGAIDŐSZAK

Természettudományos Önképző Kör. Helyszín: Berze Nagy János Gimnázium, Kiss Lajos terem V. 25, péntek, 14:45-15:45

FIZIKAI NOBEL-DÍJ 2011: SZUPERNÓVÁK ÉS A GYORSULVA TÁGULÓ UNIVERZUM Szalai Tamás SZTE Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék, Szeged

Fecske az űrben. Szécsi Dorottya. MOEV, április 4. ELTE fizika BSc

Gravitációelméletek tesztelése gömbhalmazokkal

Földünk a világegyetemben

A világtörvény keresése

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

ERŐ-E A GRAVITÁCIÓ? 1

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

A FÉNY: AZ UNIVERZUM MEGISMERÉSÉNEK ESZKÖZE egy elfeledett tudós asszony emlékére Radnóti Katalin ELTE TTK Fizikai Intézet

Átírás:

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 1 Bevezetés a kozmológiába 1: a Világegyetem tágulása HTP-2016, CERN, 2016 augusztus 16. Horváth Dezső horvath.dezso@wigner.mta.hu MTA KFKI Wigner Fizikai Kutatóközpont, Budapest és MTA Atommagkutató Intézet, Debrecen

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 2 Vázlat A Világegyetem szerkezete. Hubble-teleszkóp és korai galaxisok. Távolságmérés. Táguló Világegyetem. Friedmann-törvény. Sötét anyag és sötét energia.

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 3 Mi a kozmológia? A Világegyetem egészével foglalkozik. Statikus vagy táguló? Lapos, nyitott vagy zárt? Anyaga, összetétele? Hogyan jött létre? Múltja, jövője?

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 4 Rejtély: Miért van éjjel sötét? (Heinrich Wilhelm Matthias) Olbers paradoxonja, 1823 (Előtte Thomas Digges, 1576, Johannes Kepler, 1610; Edmond Halley, 1721 és Jean-Philippe de Chéseaux, 1744) Végtelen kiterjedésű és örökké létező Világegyetem végtelen sok csillaggal egyenletesen fényes égbolt éjjel-nappal, mert minden pontban csillagra nézünk (fényesség 1/r 2, sűrűség r 2, por melegedne) Demo: Az Olbers paradoxon Sötét éjszaka véges méretű és/vagy korú Világegyetem. A Világegyetem véges!

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 5 A Világegyetem szerkezete Nagy skálán homogén és izotróp Kis (?) skálán látunk: 10 11 galaxist és galaxisonként 10 11 csillagot A Vela galaxis NGC3201 gömbhalmaza 10000 csillaggal http://www.eso.org/public/images/ NGC3201 gömbhalmaz

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 6 Messzebbre nézünk, korábbra látunk Annál mi van, a semmi ősebb (Kosztolányi Dezső: Ének a semmiről)

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 7 A Hubble-teleszkóp Fellőve: 1990.04.24 Tömeg: 11110 kg Közel körpálya, magassága: 559 km Keringés: 96 97 perc Átmérő: 2,4 m Fókusztáv: 57,6 m Érzékeny hullámhosszak: Közeli infravörös optikai (látható) ultraibolya

A Hubble-teleszkóp működése Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 8

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 9 A Hubble-teleszkóp javítása az űrben 1993 óta több javítási akció: tükörkorrekció, giroszkópcsere (6!), műszerek cseréje

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 10 A Hubble-teleszkóp felvételei Sombrero-galaxis, 28 millió fényév NGC2207 és IC2163 cs-köd, 114m fév

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 11 Hubble-teleszkóp: a Világegyetem mélye 1 millió mp megfigyelés egy sötét ponton > 10000 tízmilliárd évnél régebbi galaxis

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 12 Hubble-teleszkóp: eredmények A galaxisok kialakulása már az Ősrobbanás után 500-800 millió évvel megkezdődött Korai galaxisok kisebbek és kevésbé szimmetrikusak gyorsabb formálódás A galaxisok centrumában általában fekete lyuk van A legtávolabbi felvételeken nyomon követhető csillagok képződése Az ultramély felvétel kis része kinagyítva 10 9 évnél fiatalabb galaxisok

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 13 Távolodó galaxisok Doppler-hatás: z = (λ v λ 0 )/λ 0 λ v : hullámhossz v sebességnél Közeledő motor hangja magasabb, távolodóé mélyebb William Huggins, 1868: csillagok szinképében z > 0: vöröseltolódás Tőlünk távolodó objektum fényhullámhossza nő vörösebb Henrietta Swan Leavitt, 1912: Változócsillagok (cefeidák): Kicsi duzzad, nagyra nőtt zsugorodik periódus abszolút fényesség észlelt fényesség távolság!

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 14 Változócsillagok (cefeidák) Csillag lélegzik, mérettől függő frekvenciával He + átlátszóbb, mint He ++ Sugárzás elnyelődik, ionizálja a gázt, több He ++, felforrósodik, kitágul, lehül, kevesebb He ++, átlátszóbb lesz, berogyik, sűrűbb He ionizálódik, gáz felforrósodik,... Nagyobb, fényesebb csillag, hosszabb periódus periódus abszolút fényesség (3 nap 800*Nap, 30 nap 10000*Nap) Mikrofizika csillagászat Absz. fényesség periódusidő

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 15 Standard gyertyák A galaktikus távolság (D) mérése relatív (m) és abszolút (M) fényesség összehasonlításával: 5log 10 D[kpc] = m M 5 1 pc (parsec): távolság, ahonnan a Nap-Föld távolság 1 szögmp alatt látszik (1 Mpc 3 10 22 m 3 10 6 fényév) Távolságlétra: Gömbhalmazváltozók (Tejútrendszeren belül) Kettős csillagok (D < 3 Mpc) Cefeidák (D < 30 Mpc) 1a-típusú szupernovák (H nincs, Si van nagy távolságokhoz)

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 16 Táguló világegyetem Kozmológiai elv: Ha a tágulás lineáris v(b/a) = v(c/b) v(c/a) = 2v(B/A) homogén világegyetem, nincs kitüntetett pont Alexander Friedmann, 1922 és Georges Lemaître, 1927 matematikailag Einstein elméletéből A világegyetem tágulása a téré, táguló koordináták Vöröseltolódás hullámhossz-növekedés, nem Doppler-hatás??? A tér növekszik, a méterrúd nem. Senki nem hitte el, legkevésbé Einstein A. Friedmann G. Lemaître

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 17 A Hubble-állandó Edwin Hubble, 1929: Galaxisok távolodnak tőlünk v = Hr sebességgel H = 70 km/s/mpc (1 Mpc 3 10 6 fényév) A Világegyetem kora: t 0 = r/v = H 1 14 10 9 év

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 18 Táguló világegyetem Ptolemaiosz: A Föld középpont Kopernikusz: A Nap középpont Kozmológiai elv: Nincs középpont Demo: dagadó mazsolás kalács A kelő tészta dagad, a mazsolák nem, bár egyre messzebbre kerülnek egymástól.

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 19 Távolságskála görbült téridőben Együttmozgó koordináták: (t, r, Θ, Φ) Euklideszi távolság: dl 2 = [ dr 2 + r 2 (dθ 2 + sin 2 ΘdΦ 2 ) ] Görbült térben: dl 2 = a 2 (t) dr 2 + r 2 (dθ 2 + sin 2 ΘdΦ 2 ) 1 kr 2 a(t): 2D téridő-görbület k: 3D térgörbület k = 0 k > 0 k < 0 lapos univerzum zárt univerzum nyílt univerzum Kérdés: Hogyan állapítható meg, milyenben élünk? Galaxisok távolsága a(t) tágulás

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 20 A Friedmann-törvény Skálatényező változása: (ȧ a ) 2 H 2 = 8πG 3c 2 ρ R + 8πG 3c 2 ρ M kc2 a 2 + Λ 3 a 4 a 3 a 2 a 0 Sugárzás anyag görbület vákuum Dominancia időrendje (némelyik elmaradhat)

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 21 Sötét anyag Spirálgalaxisok forgási sebessége kifelé nem csökken, pedig Kepler II: v = GM(r) r Sokkal több gravitáló anyag, mint látható és nem kis térfogatban Sok bizonyíték Látható tömegsűrűség luminozitás: ρ lum (r) I(r) DE: ρ M (r) ρ lum (r)! Galaxisütközés: normál anyag sötét anyag Micsoda? WIMP... (Jan Oort, 1932; Fritz Zwicky, 1933; Vera Rubin, 1966)

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 22 Sötét energia?? Kozmológiai állandó: Λ > 0 Einstein legnagyobb tévedése, mégis létezik Vákuum gravitáló energiája, összes tömeg 70%-a! Ősrobbanás után nagy, korai univerzumban sokkal kisebb, térrel nő (Itt nincs energiamegmaradás!) Ma dominál. Igazából micsoda? Nem vákuum-energia: 10 120 -szor kisebb (Elmélet és kísérlet eltérésére világrekord :-) Nem is energia, állandó egy egyenletben?? Rengeteg modell, spekuláció: inflaton, kvintesszencia...

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 23 Anyagállapot (WMAP, 2010; PLANCK, 2015) Friedmann-egyenletből relatív gravitáló energiasűrűségek Ω R + Ω M Ω k + Ω Λ = 1 Sugárzás + anyag - görbület + kozm-para = 1 Univerzum lapos, ha Ω 0 = Ω R + Ω M + Ω Λ = 1 Jelenleg: lapos, (Ω k 0), anyag-dominálta (Ω M >> Ω R ) világegyetem Kozmológiai paraméterek: Ω R,Ω M = Ω B +Ω CDM,Ω Λ,H 0 Barionos anyag (csillagok, fekete lyukak, por, gáz): Ω B 4.9% Csomósodó, nem-barionos, hideg sötét anyag: Ω CDM 26.8% Gyorsuló tágulás: sötét energia Ω Λ 68.3% A Világegyetem kora: 13.798 ± 0.021 milliárd év

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2016, CERN, 2016.08.16. p. 24 Ősrobbanás, felfúvódás, sugárzás A következő előadásban...