Bevezetés a kozmológiába 1: a Világegyetem tágulása

Hasonló dokumentumok
Bevezetés a kozmológiába 1: a Világegyetem tágulása

Ősrobbanás: a Világ teremtése?

Kozmológia: ősrobbanás és teremtés

Kozmológia: a világ keletkezése ősrobbanás és teremtés

Részecskefizika 2: kozmológia

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

Kozmológia és vallás

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

A világ keletkezése: Ősrobbanás és teremtés

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

Kozmológia és vallás - a világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

A világ keletkezése. Horváth Dezső.

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

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

A világ keletkezése. Horváth Dezső.

A Világ keletkezése: mese a kozmológiáról

2011 Fizikai Nobel-díj

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

Kozmológia egzakt tudomány vagy modern vallás?

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

TRIGONOMETRIKUS PARALLAXIS. Közeli objektum, hosszú bázisvonal nagyobb elmozdulás.

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

Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai Diákolimpia Szakkör Távcsövek és kozmológia Megoldások

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

A világegyetem elképzelt kialakulása.

Az Einstein egyenletek alapvet megoldásai

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

Csillagászati földrajz december 13. Kitekintés a Naprendszerből

A nagy hadron-ütköztető (LHC) és kísérletei

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

Az Univerzum szerkezete

Csillagászati észlelés gyakorlat I. 2. óra: Távolságmérés

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

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

Fekete lyukak, gravitációs hullámok és az Einstein-teleszkóp

Az ősrobbanás elmélete

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

A relativitáselmélet története

Hogyan lehet meghatározni az égitestek távolságát?

Friedmann egyenlet. A Friedmann egyenlet. September 27, 2011

A világegyetem szerkezete és fejlődése. Összeállította: Kiss László

AZ UNIVERZUM GYORSULÓ TÁGULÁSA

Földünk a világegyetemben

A változócsillagok. A pulzáló változók.

Az optika tudományterületei

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

A sötét anyag és sötét energia rejtélye

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

Az értelmi nevelés. Dr. Nyéki Lajos 2015

Válaszok a feltett kérdésekre

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

Csillagászati megfigyelések

Kozmológiai n-test-szimulációk

Az univerzum szerkezete

A világtörvény keresése

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

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

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

Galaxishalmazok. Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék március 17.

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

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

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Készítsünk fekete lyukat otthon!

Indul az LHC: a kísérletek

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

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

Fontos tudnivalók. Fizikai állandók táblázata. Hasznos matematikai összefüggések

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

Kozmikus záporok és észlelésük középiskolákban

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

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

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

A FÖLD KÖRNYEZETE ÉS A NAPRENDSZER

MODERN CSILLAGÁSZATI VILÁGKÉPÜNK

A Standard modellen túli Higgs-bozonok keresése

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

Találkozásaim a fénytudománnyal

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

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

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

A FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÉTELEINEK TÉMAKÖREI MÁJUSI VIZSGAIDŐSZAK

A Föld helye a Világegyetemben. A Naprendszer

Részecskefizika és az LHC: Válasz a kérdésekre


KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

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

Gravitáció az FLRW univerzumban Egy szimpla modell

AZ UNIVERZUM SUTTOGÁSA

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

Tudomány és áltudomány. Dr. Héjjas István

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

A sötét anyag nyomában

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

SZAKDOLGOZAT Az extragalaktikus távolságlétra Takáts Katalin

Pulzáló változócsillagok és megfigyelésük I.

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

ERŐ-E A GRAVITÁCIÓ? 1

A modern fizika születése

EGYSZERŰ, SZÉP ÉS IGAZ

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

Átírás:

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 1/24 Bevezetés a kozmológiába 1: a Világegyetem tágulása HTP-2011, CERN, 2011 augusztus 17. Horváth Dezső horvath@rmki.kfki.hu MTA KFKI Részecske és Magfizikai Kutatóintézet, Budapest és MTA Atommagkutató Intézet, Debrecen

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 2/24 Vázlat A Világegyetem szerkezete. Hubble-teleszkóp és korai galaxisok. Távolságmérés. Táguló Világegyetem. Friedmann-törvény. Sötét anyag és sötét energia.

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 3/24 Előszó A fizika egzakt tudomány (képletgyűjtemény!) A fizika univerzális nyelve a matematika, pontos matematikai formalizmuson alapszik. Egy elmélet érvényes, ha kiszámítható mennyiségeket ad, és a számítások eredménye egyezik a kísérleti tapasztalattal. Az igazi fogalmak mérhető mennyiségek, a szavak csak mankók. Szavak mögött pontos matematika és kísérleti tapasztalat Alapkérdés: milyen pontossággal adja vissza az elméleti számítás a mérések eredményét? Számítás nélkül nincs fizika, csak spekuláció... és a fizika kísérleti tudomány!

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 4/24 Mi a kozmológia? A Világegyetem egészével foglalkozik. Hogyan jött létre? Statikus vagy táguló? Lapos, nyitott vagy zárt? Anyaga, összetétele? Múltja, jövője?

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 5/24 Rejtély: Miért van éjjel sötét? Olbers paradoxonja, 1823 (Előtte Kepler, 1610; Halley, 1721 és Cheseaux, 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 melegszik) Sötét éjszaka véges méretű és/vagy korú Világegyetem. A Világegyetem véges!

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 6/24 A Világegyetem szerkezete Nagy skálán homogén és izotróp Kis (?) skálán látunk: 10 11 galaxist galaxisonként 10 11 csillagot A Vela galaxis NGC3201 gömbcsoportja 10000 csillaggal http://www.eso.org/public/images/ NGC3201 gömbcsoport

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 7/24 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-2011, CERN, 2011.08.17. p. 8/24

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 9/24 A Hubble-teleszkóp javítása az űrben 1993 óta több javítási akció: tükörkorrekció, giroszkópcsere (6!), műszerek cseréje

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 10/24 Hubble-teleszkóp: a Világegyetem mélye 250 nap megfigyelés egy sötét ponton > 10000 tízmilliárd évnél régebbi galaxis

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 11/24 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 10 évvel fiatalabb galaxisok

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 12/24 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 S. Leavitt, 1920: Változócsillagok (cefeidák) periódusa abszolút fényessége észlelt fényesség távolság!

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 13/24 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 Mikrofizika csillagászat Absz. fényesség periódusidő

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 14/24 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-2011, CERN, 2011.08.17. p. 15/24 A Hubble-állandó Edwin Hubble, 1929: Galaxisok távolodnak tőlünk v = Hr sebességgel H = 70 km/s/mpc (1 Mpc 3 10 22 m 3 10 6 fényév) 1 pc (parsec): távolság, ahonnan a Nap-Föld távolság 1 szögmp alatt látszik) A Világegyetem kora: t 0 = r/v = H 1 14 10 9 év

Hubble-teleszkóp: v vs. r Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 16/24

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 17/24 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-2011, CERN, 2011.08.17. p. 18/24 Táguló világegyetem Ptolemaiosz: A Föld középpont Kopernikusz: A Nap középpont Kozmológiai elv: Nincs középpont A kelő tészta dagad, a mazsolák nem, bár egyre messzebbre kerülnek egymástól.

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 19/24 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 1 kr + r 2 (dθ 2 + sin 2 ΘdΦ 2 ) 2 a(t): 2D téridő-görbület k: 3D térgörbület k = 0 k > 0 k < 0 lapos univerzum zárt univerzum nyílt univerzum Galaxisok távolsága a(t) tágulás

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 20/24 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-2011, CERN, 2011.08.17. p. 21/24 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 Micsoda? WIMP... Látható tömegsűrűség luminozitás: ρ lum (r) I(r) De ρ M (r) ρ lum (r)!

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 22/24 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 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-2011, CERN, 2011.08.17. p. 23/24 Anyagegyensúly ma Friedmann-egyenletből (X 0 : mai érték, /H 2 0 ) 8πG (ρ 3H0c 2 2 R 0 + ρ M 0) kc2 a 2 0H0 2 Ω R + Ω M Ω k + Ω Λ = 1 + Λ 3H 2 0 Relatív gravitáló energiasűrűségek Univerzum lapos, ha Ω 0 = Ω R + Ω M + Ω Λ = 1 Kozmológiai paraméterek: Ω R,Ω M = Ω B +Ω CDM,Ω Λ,H 0 Barionos anyag (csillagok, fekete lyukak, por, gáz): Ω B 4% Csomósodó, nem-barionos, hideg sötét anyag: Ω CDM 26% Gyorsuló tágulás: sötét energia Ω Λ 70%

Horváth Dezső: Kozmológia-1 HTP-2011, CERN, 2011.08.17. p. 24/24 Ősrobbanás, felfúvódás, sugárzás A következő előadásban...