Tijd en ruimte in de astrofysica maart 2005

Presentatie over: "Tijd en ruimte in de astrofysica maart 2005"— Transcript van de presentatie:

1 Tijd en ruimte in de astrofysica 29-31 maart 2005
Wetenschapskamp Faculteit Wetenschappen VUB 29-31 maart 2005 Walter van Rensbergen Astrofysisch Instituut Vrije Universiteit Brussel

2 Aristarchos van Samos (-310;-230)
Erastosthenes van Cyrene (-276;-196)

3 Ptolemaios (± ) …….. Copernicus ( )

4 Simon Stevin van Brugge 1548-1620

5 Galileo Galilei ( )

6 in zijn sterrenwacht “Uraniborg”
Tycho Brahe ( ) in zijn sterrenwacht “Uraniborg” (Denemarken)

7 Johannes Kepler ( )

8 De wetten van Kepler … P2 = a3

9 Newton wetten ( ) F = G M1 M2 r2

10 George Berkeley ( ) 1721: Zonder massa bestaat de ruimte niet

11 Euclides van Alexandrië: - 325 tot -265
In welke ruimte ? VLAKKE MEETKUNDE ? Euclides van Alexandrië: tot -265

12 Carl Friedrich Gauss: 1777 - 1860
De som van de hoeken van de driehoek “Inselberg, Brocken, Hoher Hagen” is nochtans 180°

13 Georg Friedrich Bernhard Riemann: 1826 - 1866
Positief gekromde ruimtes

14 Nikolai Ivanovich Lobachewski 1792 - 1856 Negatief gekromde ruimtes
Janos Bolyai Nikolai Ivanovich Lobachewski Negatief gekromde ruimtes

15 Samenvatting Bolle ruimte Vlakke ruimte Holle ruimte

16 1823: Waarom is de nachthemel donker ?
De melkweg van William Herschel ( ) Heinrich Olbers ( ) 1823: Waarom is de nachthemel donker ?

17 Overal melwegstelsels: ≈ honderd miljard in het waarneembare heelal

18 Gustav Kirchhoff (1824-1887) (1861) De zon en de aarde
bevatten dezelfde chemische elementen (1863) William Huggins ( ) vindt hetzelfde voor de sterren

19 1846: “De aarde is 100 miljoen jaar oud” 1848: De Kelvin-schaal
Lord Kelvin ( ) William Thomson 1846: “De aarde is 100 miljoen jaar oud” 1848: De Kelvin-schaal 1851: Het nulpunt van de Kelvin schaal

20 Ole Rmer Albert Michelson ( ) Nobelprijs 1907 1879 c = km/s ( ) c = km/s

21

22 Proef van Albert Michelson
( ) en Edward Morley ( ): “De snelheid van het licht is constant en gelijk aan km/s. Zowel in een assenstelsel in rust als in een assenstelsel in beweging” (dit is nooit waar in onze 3 dimensionale ruimtelijke ruimte) Een mens is een 3 dimensionaal wezen Dat leeft in een 4 dimensionale ruimte 3 ruimte dimensies en 1 tijd dimensie Speciale relativiteit van Hendrik Lorentz ( )

23 ALGEMENE RELATIVITEIT
De rand van een 3 dimensionale bol is een 2 dimensionaal boloppervlak dat gekromd is Zo ook is onze 3 dimensionale ruimte waarin wij leven de rand van de 4 dimensionale realiteit Die rand is gekromd: geodeten lopen krom Massa is de oorzaak van deze kromming ALGEMENE RELATIVITEIT Van Albert Einstein ( )

24 De Lorentz-transformaties
Nobelprijs 1902 Hendrik Lorentz ( ) De Lorentz-transformaties Pieter Zeeman ( ) Het Zeeman-effect

25 “Het golfkarakter van deeltjes”
Louis de Broglie ( ) Nobelprijs 1929 “Het golfkarakter van deeltjes”

26 E = M c2 Albert Einstein ( ) Nobelprijs 1921

27 1908: Meetkundige eenmaking Schwarzschild-metriek beschrijft
Hermann Minkowski ( ) 1908: Meetkundige eenmaking van “ruimte en tijd” Karl Schwarzchild ( ) 1916: Schwarzschild-metriek beschrijft kromming van de ruimte

28 De zoneclips van 1919 in Sobral
Arthur Eddington ( ) De zoneclips van 1919 in Sobral (Brazilië)

29 De afbuiging van het licht over 1”,75 bij een zoneclips

30 Een melkwegstelsel buigt het licht van een quasar af
De HST ziet een quasar als een Einsteinkruis

31 Urbain Jean Le Verrier:
1859 “Abnormale” periheliumbeweging van Mercurius

32 1917: Model voor statisch heelal 1923: Model voor heelal met
Willem de Sitter ( ) 1917: Model voor statisch heelal 1923: Model voor heelal met “Hubble wet” 1933: “Vlak” expanderend heelal Alexander Friedmann ( ) 1922 Model voor expanderend/ oscillerend heelal

33 De wet van Edwin Hubble (1889 - 1953)
Vesto Slipher ( ) 1925: Meet rood verschuiving van galaxieën H0 = 75 km/s.Mpc

34 Expanderend universum
Georges Lemaître 1927: Model voor Expanderend universum

35 Toekomst van het universum
Vesc hangt alleen af van de massa M Ontsnappingssnelheid Mercurius: 4,3 km/s Venus: 10,4 km/s Aarde: 11,2 km/s (Maan: 2,4 km/s) Mars: 5,0 km/s Jupiter: 59,5 km/s Saturnus: 35,5 km/s Uranus: 21,3 km/s Neptunus: 23,5 km/s Pluto: 1,3 km/s M De huidige kritische dichtheid van het heelal bedraagt 2 x g/cm3

36 v > vesc v < vesc Het vlakke universum is 13,3 miljard jaar oud.
Het gesloten universum is jonger: minder waarschijnlijk Het open universum is ouder: meer waarschijnlijk v < vesc

37 1924: Het uitsluitingsbeginsel
Quantum mechanica Wolfgang Pauli ( ) 1924: Het uitsluitingsbeginsel 1926: De faseruimte 1931: Het neutrino Satyendra Bose ( ) 1924: Fotonen zijn bosonen

38 1925: Elektronen zijn fermionen 1926: Het onzekerheidsbeginsel
Enrico Fermi ( ) 1925: Elektronen zijn fermionen Werner Heisenberg ( ) 1926: Het onzekerheidsbeginsel

39 1932: Identificatie van het neutron
Lev Landau ( ) Nobelprijs 1962 1932: Neutron-sterren moeten bestaan James Chadwick ( ) Nobelprijs 1935 1932: Identificatie van het neutron

40 1967: Pulsars Antony Hewish (1924) Nobelprijs 1974 Jocelyn Bell (1943)

41 Russell Hulse (1950) en Joseph Taylor (1941) Nobelprijs 1993
PSR 43”/eeuw (Mercurius)  4°.22626/jaar

42 Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995) Nobelprijs 1991
1935: Massa-limiet voor de witte dwerg

43 Julius Robert Oppenheimer (1904-1967)
1931 (met Paul Dirac en Herman Weyl): Anti-materie 1938: Bovenmassa voor een neutron-ster 1939: Een instortende neutron-ster wordt een zwart gat

44 “het horizon probleem” (1953) Cosmologische achtergrondstraling
Ralph Alpher ontdekte samen met Robert Herman “het horizon probleem” (1953) en de 3K Cosmologische achtergrondstraling

45 Penzias Wilson

46 Henk van de Hulst ( ) En Jan Oort ( )

47 De differentiële galactische rotatie M1 - M1,obs = ontbrekende massa
Keplerwet v > vKepler M1 > M1,obs M1 - M1,obs = ontbrekende massa

48 De dichtheid van de neutron-ster is groter
dan de dichtheid van het neutron 1974 1 NEUTRON = 3 QUARKS Up = 2/3 Down = 1/3 Burton Richter (1931) Samuel Ting (1936) Nobelprijs 1976

49 1969 (met Roger Penrose): Singulariteit in de Big Bang
1942 1969 (met Roger Penrose): Singulariteit in de Big Bang 1970: Zwarte gaten stralen