ASTA02 Universums utmaningar

Transkript

1 ASTA02 Universums utmaningar Orienteringskurs i modern astronomi (7,5 hp) Introduktionsmöte 31 augusti 2011, 18:

2 Är vi ensamma i Universum? Främmande planetsystem från spekulation till faktum Solsystemet, vårt hem i Universum Konsten att "se" det osynliga. Om indirekta metoder att upptäcka exoplaneter Finns det jordliknande planeter? Är vi ensamma i Universum? Lärare: Lennart Lindegren, Anders Johansen Kursbok Michel Mayor & Pierre-Yves Frei: New Worlds in the Cosmos. The Discovery of Exoplanets Cambridge University Press 2003, 248 sidor, ca 360 kr 2

3 Kosmologi: Universum i stort och smått Hur allting började: Big Bang Energi och materia Bakgrundsstrålningen Är universum krökt? Mörk materia och vakuumenergi Grundämnenas uppkomst Det kosmiska kretsloppet Lärare: Ingemar Lundström Kursbok Claes Fransson: Modern kosmologi Institutionen för astronomi, Stockholms Universitet Kompendium, 166 sid. Finns till försäljning i expeditionen (eller Media-Tryck). Pris 250 kr 3

4 Atomer, ljus och teleskop Hur uppstår ljus? Vad säger oss ljuset från stjärnorna? En titt på stjärnhimlen (om vädret tillåter...) Hur fungerar kikare och teleskop? Astronomiska teleskop genom tiderna Världens största teleskop planeras i Lund! Lärare: Henrik Hartman, Lennart Lindegren objektiv okular Kursmaterial: utdelade kopior praktisk övning - att bygga ett teleskop 4

5 Lärarna på kursen: Ingemar Lundström (kosmologi) Henrik Hartman (spektroskopi) Anders Johansen (planetbildning) Lennart Lindegren (exoplaneter, teleskop) 5

6 Främmande planetsystem från spekulation till faktum 1. "A planet in Pegasus?" - första exoplaneten funnen kring en solliknande stjärna (Mayor & Queloz, 1995) Peg b: Var, hur, varför? 3. Spekulationer och uppfattningen om universum 4. Betydelsen av upptäckten Kapitel 1 och 2 i Mayor & Frei, New Worlds in the Cosmos 6

7 November 1995 Michel Mayor & Didier Queloz Genève-observatoriet Observationer gjorda vid Haute-Provence-observatoriet (OHP) 7

8 Observatoire de Haute-Provence (OHP) Saint-Michel-l'Observatoire 8

9 193 cm-teleskopet på OHP Élodie-spektrometern 9

10 10

11 Koji Murofushi kastar släggan 83 m i världmästerskapen

12 12

13 13

14 I en spektrograf sönderdelas ljuset i dess olika våglängder = färger (Henriks lektion nästa vecka!) 14

15 Solens spektrum i hög upplösning 15

16 Dopplers formel: Relativa ändringen i våglängd = ändringen i hastighet relativt ljusets hastighet 51 Peg ändring i hastighet Δv = 120 m/s ljusets hastighet c = m/s relativ ändring i våglängd = 120 / = 0, = 0,4 miljondel 16

17 51 Peg b - ett förbluffande planetsystem! 17

18 18

19 Från Extrasolar Planets Encyclopaedia - Interactive catalogue 19

20 Var finns 51 Peg? 20 20

21 Ur Johann Bayers Uranometria (1603): Stora björnen (Ursa Major) 21

22 51 Peg b 51 Peg = stjärnan b = dess första planet (c = dess andra planet, osv) Peg = Pegasi (lat. gen. Pegasus = stjärnbilden) 51 = Flamsteed-nummer (i John Flamsteeds katalog, 1725) Ljusa stjärnor har ibland egennamn eller Bayer-beteckning (α, β, osv) - exempel Rigel = β Ori (Orionis = lat. gen. av Orion) 51 Peg = HD = HR 8729 = HIP = GJ 882 = = GC = BD = AG = SAO (osv - denna stjärna har [minst] 30 olika betckningar!) 22

23 Pluralismen har en lång historia... Atomisterna - Leukippos, Demokritos, Epikuros ( f.kr.); Lucretius (De Rerum Natura, ca 50 f.kr.) [Aristoteles medeltiden: en lång parentes slutet, ändligt universum. Atomisterna återupptäcktes 1473 via Lucretius. Copernicus 1543.] Exempel på kända filosofer, författare och vetenskapsmän som omfattat - eller spekulerat om - världarnas pluralism : Nicolaus Cusanus (1400-talet), Giordano Bruno (1500-talet) 1600-talet: Cyrano de Bergerac, Bernard de Fontenelle, Christiaan Huygens, Johannes Kepler, John Locke 1700-talet: George Berkeley, William Herschel, Immanuel Kant, Michail Lomonosov, Emanuel Swedenborg, François de Voltair 1800-talet: Honoré de Balzac, David Brewster, Camille Flammarion, Karl Friedrich Gauss, Hermann Helmholtz, John Herschel,... 23

24 Ptolemaios (ca e.kr.) och den medeltida världsbilden - ingen plats för utomjordingar! 24

25 Nicolaus Cusanus ( ): - tysk kardinal, filosof, astronom - Jorden roterar kring sin axel och cirklar runt Solen - varje stjärna är en avlägsen sol med sina egna planeter och invånare Giordano Bruno ( ): - försvarade den heliocentriska världsbilden - universum är oändligt och innehåller oändligt många världar - dessa befolkas av intelligenta varelser 25

26 Ur Copernicus' manuskript till "De Revolutionibus..." Copernicus ( ): Jorden och de andra planeterna kretsar kring solen Jorden roterar kring sin axel Stjärnorna är mycket längre borta än planeterna 26

27 Galileo Galilei upptäckte 4 månar kring Jupiter (1610) Galilei kunde se oräkneliga stjärnor genom sitt teleskop - Vintergatan består av en ofantlig mängd stjärnor Galileis teckning av Pleijaderna 27

28 Keplers lagar (1609, 1619): 1. Planeterbanorna är ellipser med solen i ena brännpunkten 2. Radius vektor från solen till en given planet överfar på lika tid lika stora ytor 3. Kvadraterna på omloppstiderna är proportionella mot kuberna på planeternas medelavstånd från solen 28

29 Isaac Newton ( ) Visade att Keplers lagar kan härledas ur några få generella lagar, särskilt gravitationslagen: "Alla kroppar attraherar varandra med en kraft som är proportionell mot deras massor och omvänt proportionell mot kvadraten på deras inbördes avstånd." Månen attraheras av jorden på samma sätt som ett äpple - och jorden attraheras av månen / äpplet! Newton (och många av hans samtida) tänkte sig att stjärnorna var andra solar. 29

30 1800-talet: Vintergatan utforskas Herschels modell av Vintergatan - solen i mitten William Herschels ( ) största teleskop Modernt panoramafoto av vintergatan 30

31 Månbluffen 1835 Journalisten Richard Adams Locke skrev 1835 en serie satiriska artiklar i New York Sun som redogjorde för John Herschels märkliga upptäckter med sitt nya, gigantiska teleskop på Godahoppsudden: diverse exotiska livsformer, inklusive intelligenta bevingade hominider - "The Great Moon Hoax" Artiklarna togs på stort allvar även av sansade personer p.g.a. tidens högt ställda förväntningar (Illustrationer ur New York Sun) 31

32 Betydelsen av 51 Peg b Copernicus (1543): Jorden en planet bland andra Newton (ca 1700): Solen en stjärna bland andra Darwin (1859): 1900-talet: Ca 2000: Människan en art bland andra Vintergatan en galax bland många Vårt planetsystem ett av ~500 (hittills) kända system Frågeställningar: Hur uppkommer planetsystem? Hur unikt är vårt planetsystem? Hur vanliga är jordlika planeter? Finns det liv där ute? Finns det intelligent liv där ute? Inte enbart spekulation längre - dessa frågor kan nu angripas vetenskapligt! 32