Kosmologi. Kosmos (grek., världsalltet, världsordningen, världen, god ordning ), i astronomin det samma som världsalltet, universum.

Relevanta dokument
Kosmologi efter elektrosvagt symmetribrott

Introduktion till Kosmologi

Universum. en symfoni i skönhet och elegans

Kosmologi. Ulf Torkelsson Teoretisk fysik CTH/GU

Kosmologi. Universums utveckling. MN Institutionen för astronomi. Av rättighetsskäl är de flesta bilder från Wikipedia, om inte annat anges

Edwin Hubbles stora upptäckt 1929

Kosmologin söker svar bl.a. på: Hur uppkom universum? Hur gammalt är universum? Hur är materian och energin fördelad?

Mörk materia och det tidiga universum Joakim Edsjö Stockholms Universitet

Svarta håls existens är en förutsägelse av Einsteins allmänna relativitetsteori (Einsteinsk mekanik med gravitation), som generaliserar Newtonsk

Ett expanderande universum Ulf Torkelsson

1755: Immanuel Kant, The Universal Natural History and Theories of the Heavens.

Kosmologin söker svar bl.a. på: Hur uppkom universum? Hur gammalt är universum? Hur är materian och energin fördelad?

Big bang Ulf Torkelsson. 1 Enkla observationer om universums kosmologiska egenskaper

Kosmologi - läran om det allra största:

Inspirationsdag i astronomi. Innehåll. Centret för livslångt lärande vid Åbo Akademi Vasa, 24 mars 2011

Absolut tid och rum. Statiskt Oändligt. Olbers paradox von Seeligers paradox

Universums tidskalor - från stjärnor till galaxer

Inspirationsdag i astronomi. Innehåll. Centret för livslångt lärande vid Åbo Akademi Vasa, 24 mars 2011

Universums expansion och storskaliga struktur Ulf Torkelsson

Från Universums utveckling

Partikelfysik och det Tidiga Universum. Jens Fjelstad

Sett i ett lite större perspektiv

Vanlig materia (atomer, molekyler etc.) c:a 4%

Astronomi. Vetenskapen om himlakropparna och universum

Universums uppkomst: Big Bang teorin

Upplägg. Översiktskurs i astronomi Lektion 11: Galaxer och kosmologi. Vår lokala galaxgrupp. Virgohopen. Kannibalgalaxer i galaxhopars centrum

Svarta håls existens är en förutsägelse av Einsteins allmänna relativitetsteori (Einsteinsk mekanik med gravitation), som generaliserar Newtonsk

Orienteringskurs i astronomi Föreläsning 1, Bengt Edvardsson

Relativitetsteorins grunder, våren 2016 Räkneövning 6 Lösningar

Crafoordpriset Kungl. Vetenskapsakademien har beslutat utdela Crafoordpriset i astronomi 2005 till James Gunn, Princeton University, USA,

Vi ser Vintergatan som ett dimmaktigt bälte över himmelen.

Kosmologi - läran om det allra största:

Från Big Bang till universums acceleration

Introduktion. Stjärnor bildas, producerar energi, upphör producera energi = stjärnor föds, lever och dör.

CYGNUS. Östergötlands Astronomiska Sällskap. Nr 1, Innehåll. < > Medlemsblad för

Kvasarer och aktiva galaxer

Gravitationens gåta Ett nytt förslag till lösning Av Josef Kemény, 2008

Vilken av dessa nivåer i väte har lägst energi?

Nobelpriset i fysik 2006

Dessa egenskaper hos bakgrundsstrålningen har observerats

Big Bang L ars Bergström G ruppen för K osmologi, partikelastrofysik och strängteori F ysikum, Stockholms universitet

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

En rundvandring i rymden

Kosmologi. Programkurs 6 hp Cosmology TFYA71 Gäller från: Fastställd av. Fastställandedatum. Programnämnden för elektroteknik, fysik och matematik, EF

Universum en resa genom kosmos. Jämförande planetologi. Uppkomsten av solsystem

Galaxhopar Kollisioner i hopar är vanliga Avstånden mellan medlemmarna är små och de stora galaxerna äter succesivt upp de mindre

Upplägg. Big Bang. Rekombinationen I. Översiktskurs i astronomi Lektion 12: Universums barndom och framtid. Ett strå. strålningsdominerat universum

Strängar och extra dimensioner

Partikelfysik och Kosmologi

Vår galax, Vintergatan

Kosmos växer. Figur 2a. Blinka lilla stjärna där, hur jag undrar var du är

Del 1. Introduktion till ett nytt. Naturvetenskapligt. Paradigm

Stjärnors död samt neutronstjärnor. Planetära nebulosan NGC (New General Catalogue) Kattöganebulosan

Science Night Rymden nu och framåt Aktuell forskning om rymden som utgångspunkt för intresseskapande fysik.

Citation for the original published paper (version of record):

Introduktion till galaxer och kosmologi (AS 3001)

Stephen Hawking och Gud. Tord Wallström

Ett kosmiskt mysterium: Begynnelser

Tomrummet Partikelfysik 2008 av Josef Kemény

Tid Onsdag den 21 januari 2015, kl Plats Pingstkyrkan, Lasarettsgatan 11 A, Örnsköldsvik. Avgift 50 kr. Åhörare 122.

Solen i dag.

Preonstjä. av Johan Hansson och Fredrik Sandin

VARFÖR MÖRK ENERGI HAR EN ANMÄRKNINGSVÄRT LITET VÄRDE. Ahmad Sudirman

överhanden och protoner och neutroner skulle bildas. Dessa partiklar bildade tillsammans olika kärnor i grundämnen, främst väte, tungt väte och

Alla bilder finns på kursens hemsida

Rörelsemängd och energi

Orienteringskurs i astronomi Föreläsning 10, Galaxer, kapitel 10. Bengt Edvardsson

Big Bang L ars Bergström Oskar K lein-centrum för kosmopartikelfysik F ysikum, Stockholms universitet

Innehållsförteckning. Innehållsförteckning 1 Rymden 3. Solen 3 Månen 3 Jorden 4 Stjärnor 4 Galaxer 4 Nebulosor 5. Upptäck universum med Cosmonova 3

Upptäckten av gravitationsvågor

Himlakroppar rör sig närmare och närmare intill det svarta hålet i Vintergatans centrum

Innehåll. Förord Del 1 Inledning och Bakgrund. Del 2 Teorin om Allt en Ny modell: GET. GrundEnergiTeorin

Stjärnors födslar och död

101-åringen som klev ut ur teorin Om gravitationsvågor (2016) och Einsteins allmänna relativitetsteori (1915)

ASTA05 vt13. Antal respondenter: 43. Antal svar. Svarsfrekvens: 25,58 %

Astronomi. Hästhuvudnebulosan. Neil Armstrong rymdresenär.

Lite kosmologi Med hjälp bl.a. av Lee Smolins Tre vägar till kvantgravitation

Universums historia och fram1d

Högenergiastrofysik och kosmologi Ulf Torkelsson. 2 Röntgenastronomi och röntgendubbelstjärnor

Denna pdf-fil är nedladdad från Illustrerad Vetenskaps webbplats ( och får ej lämnas vidare till tredjepart.

Lokal pedagogisk plan

Bakgrunden. background CMB

2 H (deuterium), 3 H (tritium)

Astronomi, kraft och rörelse

förut sett från någon av dessa spiralnebulosor. Idag heter galaxen NGC 1068 och det är den första aktiva galaxen som någonsin upptäcktes. Förmodligen

Einstein's svårbegripliga teori. Einstein's första relativitetsteori, den Speciella, förklaras så att ALLA kan förstå den

1 Den Speciella Relativitetsteorin

Varifrån kommer grundämnena på jorden och i universum? Tom Lönnroth Institutionen för fysik, Åbo Akademi, Finland

Vår galax Vintergatan sedd från sidan. Vår galax Vintergatan sedd uppifrån

Einstein's Allmänna relativitetsteori. Einstein's komplexa Allmänna relativitetsteori förklaras så att ALLA kan förstå den

Svarta hål lyser upp universum

De gav oss ny syn på vår plats i universum

Från nebulosor till svarta hål stjärnors födelse, liv och död

Dopplereffekten. Öppna stjärnhopar. Alla har vi erfarit, att ljudsignalen från ett utryckningsfordon

Innehåll

Relativistisk energi. Relativistisk energi (forts) Ekin. I bevarad energi ingår summan av kinetisk energi och massenergi. udu.

Universum. Stjärnbilder och Världsbilder

Universums mörka hemlighet

Solsystemet. Lektion 15 (kap 7-8)

Den Speciella Relativitetsteorin DEL I

Transkript:

Kosmologi Kosmos (grek., världsalltet, världsordningen, världen, god ordning ), i astronomin det samma som världsalltet, universum. Kosmogoni (grek. kosmogoni a världens skapelse, av kosmos och grek. goni a, av go nos ursprung, härkomst ), läran om världsalltets uppkomst eller skapelse. Kosmologi (av kosmos och grek. -logi a -lära, -vetenskap, av lo gos ord ), vetenskapen om universums byggnad. I modernt språkbruk innefattar kosmologi även vad som förr kallades kosmogoni, dvs. studiet av universums uppkomst och utveckling. Kosmologi i bred mening världssyn som syftar att förklara världsalltets uppkomst, struktur och utveckling men även dess mening. Varje kultur har en historia som försöker förklara människans ursprung och plats i världen varje kultur har sin egen kosmologi.

De stora frågorna Varifrån kommer allt? Vad består allt av och hur fungerar det? Hur kommer allt att sluta? Var är vår plats? Vad är meningen med allt? Tidiga svar myter med antropomorfa inslag. Den moderna naturvetenskapliga kosmologin en följd av en vandring bort från människan, men som i slutändan belyser henne och hennes plats i tillvaron.

För att förstå det stora (Universum) så måste man förstå det lilla (naturens byggstenar) och vice versa!

Materiepartiklar och kraftpartiklar - 4 Krafter Naturens byggstenar Den starka kraften Den svaga kraften Den elektromagnetiska kraften Den gravitationella kraften Gravitationen är speciell - allt påverkas av den och allt påverkas på samma sätt Allt bygger på likheter och skillnader

Kosmologiska modeller 1905: Speciella relativitetsteorin 1915: Den allmänna relativitetsteorin gravitationen som rumtidsgeometri istället för kraft. Materien talar om hur rumtiden kröks och rumtidens krökning talar om hur materien skall röra sig. 1916: Den första kosmologiska modellen. Baserad på den kosmologiska Kopernikanska principen vi befinner oss inte på någon speciell plats i rum och tid en statisk, rumshomogen (lika överallt) och rumsisotrop (lika i alla riktningar) kosmologisk modell. Detta tvingade Einstein att införa en kosmologisk konstant

20-talet: Teoretiska modeller utan kosmologisk konstant i tiden föränderliga kosmologiska modeller (d.v.s. modellerna är inte längre statiska). Begränsar den kosmologiska Kopernikanska principen till att vi inte befinner oss på någon speciell plats (rumshomogenitet och rumsisotropi) men att vi är på ett speciellt ställe i tiden.

Olbers paradox: Om universum var oändligt och statiskt, med materia (statistiskt) jämt utspridd överallt (vilket krävs av Newtonsk teori), då borde det finnas en stjärna i varje riktning. Men då borde natthimlen vara ljus varför är den då inte det?

Standardljus : Cepheidvariabler Standardljus används för att mäta avstånd. Känner man till den inre ljusstyrkan så kan man härleda ljuskällans avstånd med hjälp av den apparenta (skenbara) ljusstyrkan. Ovan Cepheider i spiralgalaxen NGC 4603. Henrietta Leavitt (1868 1921): Insåg att det fanns en period-luminocitets relation för Cepheider (ljusstyrka: typiskt 10000 gånger starkare än solen).

Olika galaxer Under början på 1920-talet etablerade Edwin Hubble att det fanns olika galaxer och att vår var en av dem. 1924 mätte han avståndet till den förhållandevis närbelägna Andromedagalaxen (2,5 miljoner ljusårs avstånd). Nedan är en klassificering av olika galaxtyper.

Universum expanderar! Edwin Hubble (1889-1953) v = H d 0 H 0 = Hubbles konstant. Hubble 1929: Alla (icke-lokalt sammanhållna av gravitation) galaxer avlägsnar sig från varandra Universum expanderar! Einstein: Den kosmologiska konstanten min värsta blunder. Universum förändras och utvecklas!

Hubbles upptäckt av galaxers rödskift skall inte tolkas som ett Dopplershift utan som en konsekvens av rummets expansion. Rummet expanderar i huvudsak i tomrummet mellan galaxhoparna detta är en konsekvens av den totala materien inverkan på universums globala geometri. Lokalt bestäms längdskalor av t.ex. lokala massansamlingar och icke-gravitationella krafter. Detta tillåter en jämförelse med den globala längdskalan, som för närvarande ökar.

Vanlig materia (kosmologisk konstant = 0) tenderar att vilja klumpa ihop sig p.g.a. gravitationens attraktiva natur ifall universum innehåller tillräckligt med materia kommer expansionen att upphöra och man kommer därefter få en kontraktion annars inte. Om man går bakåt i tiden så får man en kontraktion, tillräckligt långt bak i tiden blir materien oändligt tätt packad vilket får rum och tid att upphöra! Denna tidpunkt utgör universums födelse och kallas för Big Bang.

Konsekvenser av ett expanderande universum: Att gå bakåt i tiden innebär kontraktion, vilket leder till ökad materietäthet; detta i sin tur innebär förändrade förutsättningar för strukturbildning. En liten röd galax sedd med hjälp av Abell 2217 (gravitationslinsning). Möjligen en byggsten till nuvarande galaxer. Galaxer utvecklas!

Kolliderande galaxer Galaxernas utveckling är kopplad till deras tidiga våldsamma historia och existensen av svarta hål i deras centra, men även till existensen av mörk materia och mörk energi.

Gigantiska svarta hål finns i mitten på de flesta galaxer. Här är ett centralt svar hål i galaxen NGC 4261: Massan = 1,2 miljarder solmassor i ett område stort som solsystemet, omgivet av en ansamlingsskiva med 800 ljusårs diameter med 50.000 ljusår långa vertikalt riktade jets, som skapas genom växelverkan mellan det svarta hålets rotation och materien utanför det.

Det mesta är inte synligt: Mörk materia Det finns ca 7 gånger mer osynlig materia än vanlig synlig materia: avgörande för galaxformation.

Mörk energi Supernovor av typ 1A som standardljus. Universum expanderar i ökande takt! Väsentligen slut på galaxformation för 6 miljarder år sedan. Mörk energi negativt tryck; en kosmologisk konstant?

Universums storskaliga struktur 2dF Galax-rödskift kartläggning Fördelning av 213703 galaxer

2 miljoner galaxer över 10% av himlen. Vita punkter representerar mer än 20 galaxer; blå punkter 1-19 galaxer; svarta punkter innehåller inga galaxer. Galaxerna grupperas i hopar och hopar av hopar (superhopar) som tycks hålla sig till ytan på bubblor med 100 miljontals ljusårs diameter, men på en skala på ca 1 miljard ljusår så tycks universum vara homogent och isotropt.

Gå bak i tiden i ett expanderande universum så får man kontraktion. Kontraktion innebär ökad materietäthet ökad värme mikroskopisk strukturbildning. Universum blir genomskinligt då det är 380.000 år!

Den kosmiska (mikrovågs-) bakgrundssrålningen. Upptäcktes 1964. Nobelpris 1978 till Arno Penzias och Robert Wilson. Cobe (Cosmic Background Explorer) uppskickad 1989.

Små variationer i temperatur svarar mot variationer i täthet vid bortkopplingen. Dessa täthetsfluktuationer ger senare upphov till filament, hopar av galaxer, galaxer. WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) uppskickad 2001.

Bortom den optiska horisonten Detektion av andra energiformer än ljus. Nukleosyntes (kärnsyntes). Matematiken som ett extra sinne.

Väsentligen bildas endast väte och helium i det tidiga Universum alla andra grundämnen har bildats senare i stjärnor (de första stjärnorna bildas efter några hundra miljoner år efter Big Bang).

Universum är idag 13,7 miljarder år gammalt. Alltså kan man bara (i princip) se 13,7 miljarder ljusår av Universum. Om 1 miljard år kommer vi att kunna se 14,7 miljarder ljusår bort (om Universum är så pass stort).

Några sunt förnuftiga (d.v.s. Newtonska) vanföreställningar. Universum började med att all materia var samlad i en punkt. Därefter skedde en stor explosion, Big Bang, och materian slungades ut och expanderar nu i rummet. Därav följer logiskt att materian i universum har en yttre gräns och att det måste finnas något därutanför (tomrum?). Det måste dessutom ha varit så att det fanns en tid innan den där urklumpen/kosmiska ägget exploderade.

Men Big Bang teorin bygger inte på Newtonsk teori utan på allmän relativitetsteori en teori som bättre stämmer överens med empiri. Enligt denna teori så är våra vardagsföreställningar om rum och tid felaktiga och därmed faller det tidigare resonemanget. Saker sker inte i ett passivt rum och tiden är inte opåverkbar; rum och tid är aktiva deltagare rumtiden är plastisk. Att fråga vad som hände före Big Bang är från ett allmänrelativistiskt perspektiv lika tokigt som att fråga om vad som finns norr om Nordpolen. Rum, tid, materia och naturlagar som vi känner dem skapas vid Big Bang, d.v.s. enligt Einsteins teori så fanns det ingen tid (eller rum, materia, ) innan Big Bang. Vårt vardagsspråk räcker inte till för att beskriva situationen ordentligt, men med matematikens språk så går det utmärkt!

Big Bang sker överallt och efter ett ögonblick så finns det ett ändligt eller oändligt (vi vet inte vilket) rum där allt är väldigt jämnt utspritt. Det finns inget centrum. Det ser ut ungefär på samma sätt överallt. Med tiden rör sig saker och ting genomsnittligt ifrån varandra trots att materien genomsnittligt ligger still! Det är rummet som expanderar (det är alltså inte så att materia expanderar ut i ett passivt, för alltid på samma sätt existerande, rum). Detta enligt Einstein. Men har Einstein rätt?

Spekulationer om det tidiga Universum

Multiversum?

Obesvarade frågor Vad är mörk materia? Vad är mörk energi? Vilket är Universums slutliga öde? Universums topologi lever vi i ett litet universum? Finns det många universa med olika naturlagar?