en de waarschijnlijke toekomst Astrofysisch Instituut

Presentatie over: "en de waarschijnlijke toekomst Astrofysisch Instituut"— Transcript van de presentatie:

1 en de waarschijnlijke toekomst Astrofysisch Instituut
Cosmologie: het heden, het verleden en de waarschijnlijke toekomst Walter van Rensbergen Astrofysisch Instituut VUB

2 Plaats van de zon in de melkweg

3 Ook de galaxie NGC 4565 ziet er nèt zo uit als onze melkweg

4 Overal melwegstelsels: ≈ honderd miljard in het waarneembare heelal

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

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

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

8 Geodeten zijn grote cirkels
Het boloppervlak: Geodeten zijn grote cirkels Geodeten snijden elkaar altijd in twee tegenpoolse punten De som van de hoeken van een driehoek is groter dan 180° De oppervlakte van een cirkel is kleiner dan pR2 Het oppervlak is begrensd en gesloten

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

10 Negatief gekromde ruimte

11 Het negatief gekromde oppervlak: (bijvoorbeeld “zadeloppervlak”)
Geodeten zijn “gebogen” Door een punt buiten een geodeet lopen meerdere geodeten Die elkaar niet snijden De som van de hoeken van een driehoek is kleiner dan 180° De oppervlakte van een cirkel is groter dan pR2 Het oppervlak is onbegrensd en open

12 Samenvatting Bolle ruimte Vlakke ruimte Holle ruimte

13 Een mens is een drie dimensionaal wezen
Dat leeft in een vier dimensionale ruimte Drie ruimte dimensies en één tijd dimensie Dit is gebleken uit de proef van Albert Michelson ( ) en Edward Morley ( ): “De snelheid van het licht is constant en gelijk aan km/s. Dit geldt zowel in een assenstelsel in rust als in een assenstelsel in beweging” Speciale relativiteit van Hendrik Lorentz ( )

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

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

16 De periheliumbeweging van Mercurius over 43” per eeuw
Reeds gemeten door Urbain Jean Leverrier ( )

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

18 Een aantal galaxieën buigen het licht van een quasar af
De HST ziet de puntvormige quasar als een Einsteinring

19 Als de Algemene relativiteit geldt voor de lokale ruimte
rond de zon, de sterren, de galaxieën Dan geldt ze ook voor de gehele ruimte Die ruimte is gevuld met materie en energie: Honderd miljard melkwegstelselsels Met elk honderd miljard sterren Straling Eerste idee Het kosmologisch beginsel: “Het heelal is altijd en overal hetzelfde”

20 De wet van Edwin Hubble (1889 - 1953)
( ) H0 = 75 km/s.Mpc

21 Big Bang in 1927 voorgesteld door Georges Lemaître (1894 - 1966)
Het heelal is NIET altijd hetzelfde Nieuw “Kosmologisch beginsel”: Het heelal is WEL overal hetzelfde m.a.w. Het heelal is homogeen en isotroop

22 Het expanderende heelal (3 dimensionaal)
≈ De rijzende chocaladecake (2 dimensionaal) Elk stukje chocolade loopt weg van elk ander stukje chocolade En wel zo dat de wegloopsnelheid evenredig is met de afstand Dat doen de clusters van melkwegstelsels ook (Wet van Hubble)

23 3 K cosmische achtergrondstraling
Nobelprijs 1978 voor Arno Penzias (°1933) en Robert Wilson (°1936): ontdekking in 1965 3 K cosmische achtergrondstraling (2,726 K)

24 Als het universum uitdijt wordt de golflengte van de
stralende fotonen uitgerokken: Dit is de kosmologische roodverschuiving

25 Penzias Wilson

26 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

27 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

28 De huidige waargenomen dichtheid van het heelal bedraagt:
3 x g/cm3 << 2 x g/cm3 (vergelijk mproton = 1,67 x g) Het open heelal klopt (opnieuw) het beste met de waarnemingen MAAR IS ER: ONTBREKENDE MASSA ?

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

30 Verleden van het universum COBE (1989 - 1994)
De waargenomen temperatuur van het universum moet gecorrigeerd worden voor de beweging van de zon in de richting van Leo Rood is warmer; blauw is kouder dan de werkelijkheid Er blijft over: variaties van -ten hoogste- 0,0033 K t.o.v. 2,726 K

31 Variaties van de kosmische achtergrondstraling

32 INFLATIE

33

34 = quantum mechanica, gravitatie, relativiteit
Planck tijd = = quantum mechanica, gravitatie, relativiteit