HOVO cursus Kosmologie

Vergelijkbare documenten
HOVO cursus Kosmologie

HOVO cursus Kosmologie

HOVO cursus Kosmologie

Overzicht. Vandaag: Frank Verbunt Het heelal Nijmegen uitdijing heelal theorie: ART afstands-ladder nucleo-synthese 3 K achtergrond.

Bram Achterberg Afdeling Sterrenkunde IMAPP, Radboud Universiteit Nijmegen

12/2/16. Inleiding Astrofysica College november Ignas Snellen. Kosmologie. Studie van de globale structuur van het heelal

Newtoniaanse kosmologie De singulariteit in het begin Liddle Ch De toekomst 7.3 Het standaardmodel Liddle Ch. 15

Newtoniaanse kosmologie De kosmische achtergrondstraling Liddle Ch Het vroege heelal Liddle Ch. 11

Newtoniaanse kosmologie 5

Newtoniaanse Kosmologie Newtonian Cosmology

Newtoniaanse Kosmologie Newtonian Cosmology

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

Uitdijing van het heelal

Gravitatie en kosmologie

Oerknal kosmologie 1

Gravitatie en kosmologie

Newtoniaanse kosmologie 4

Hoe werken krachtdeeltjes

Wetenschappelijke Nascholing Deel 3: En wat met de overige 96%?

Thermodynamica rol in de moderne fysica Jo van den Brand HOVO: 13 november 2014

J.W. van Holten

Donkere Materie. Bram Achterberg Sterrenkundig Instituut Universiteit Utrecht

naarmate de afstand groter wordt zijn objecten met of grotere afmeting of grotere helderheid nodig als standard rod of standard candle

Sterrenstelsels en kosmologie

Thermodynamica rol in de moderne fysica Jo van den Brand HOVO: 27 november 2014

De bouwstenen van het heelal Aart Heijboer

Kosmologie. Oorsprong van het heelal, onstaan van de eerste objecten en structuren, evolutie van de ruimtelijke verdeling van materie.

Overzicht (voorlopig) Vandaag: Frank Verbunt Het heelal Nijmegen 2015

Sterrenstelsels. prof.dr. Paul Groot Afdeling Sterrenkunde, IMAPP Radboud Universiteit Nijmegen

Thermodynamica rol in de moderne fysica Jo van den Brand HOVO: 4 december 2014

Werkcollege III Het Heelal

De evolutie van het heelal

Mysteries van de Oerknal, deel 2 Heelalmodellen. samenvatting tot nu: Zwaartekracht afwijking v/d gewone (euclidische, vlakke) meetkunde

Gravitatie en kosmologie

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

De OERKNAL (BIG BANG) en daarna

Donkere Materie Een groot mysterie

Sterrenkunde Ruimte en tijd (6)

De Fysica van Sterren. Instituut voor Sterrenkunde

Lichtsnelheid Eigenschappen

Terug naar het begin. Van ontstaan van de aarde naar de oerknal

Het mysterie van donkere energie

5 Juli HOVO-Utrecht

Materie bouwstenen van het heelal FEW 2009

De OERKNAL (BIG BANG)

Gravitatie en kosmologie

Nieuwe Meer 26 okt Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Gravitatie en Kosmologie

Gravitatie en kosmologie

E p m. De voorspelling van antimaterie. Paul Dirac voorspelde het bestaan van het positron in 1928

Wordt echt spannend : in 2015 want dan gaat versneller in Gevene? CERN echt aan en gaat hij draaien op zijn ontwerp specificaties.

(a) Noem twee eigenschappen die quarks en leptonen met elkaar gemeen hebben.

Aarde Onze Speciale Woonplaats

Sterrenkunde Ruimte en tijd (3)

Quantummechanica en Relativiteitsleer bij kosmische straling

Sterrenstelsels: een aaneenschakeling van superlatieven

Andromeda stelsel nadert ons 20% sneller

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

Thermodynamica rol in de moderne fysica Jo van den Brand HOVO: 4 december 2014

Kosmische regen op Groningen

Uitwerking Opgave Zonnestelsel 2005/2006: 1. 1 Het Zonnestelsel en de Zon. 1.1 Het Barycentrum van het Zonnestelsel

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

13 Zonnestelsel en heelal

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

Probus Aalsmeer 20 mei Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Is ons universum een klein deel van een veel groter multiversum?

Probus 23 apr Alles en Niks. VAN DE OERKNAL TOT HIGGS Niels Tuning. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Pandora's cluster, 2/12/2018. inhoud. Het vroege heelal. HOVO-Utrecht 9 februari HOVO-Utrecht 9 februari 2018

5.6. Boekverslag door K woorden 22 december keer beoordeeld

Variabele Sterren. Instability strip: Cepheiden RR Lyrae W Virginis sterren. Rode reuzen op de z.g. instability strip in het HR diagram

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

De Wonderbaarlijke Eenheid van het Heelal, de Oerknal en het Multiversum

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

Sterrenstof. OnzeWereld, Ons Heelal

D h = d i. In deze opgave wordt de relatie tussen hoekmaat en afstand uitgerekend in een vlak expanderend heelal.

(a) Noem twee eigenschappen die quarks en leptonen met elkaar gemeen hebben.

Inleiding Astrofysica college 6

Vergelijk het maar met een ijsberg: de 20% die uitsteekt boven water zien we. De 80% onder water zien we niet, maar is er wel!

Waarvan is het heelal gemaakt? Hoe is het allemaal begonnen?

Vroege beschavingen hebben zich al afgevraagd waar alles vandaan kwam en hoe alles is begonnen.

Kosmologie. een geschiedenis van licht en donker. J.W. van Holten. Nikhef, Amsterdam NL

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

Astrofysica. Ontstaan En Levensloop Van Sterren

Big Bang ontstaan van het heelal

Van Zonnestelsel tot Ontstaan Heelal Leeuwarden, jan-april Leven van Sterren. Paul Wesselius, 11 maart Leven van sterren, HOVO 1

Effective Theories in Cosmology S.J.N. Mooij

Schoolexamen Moderne Natuurkunde

Interstellair Medium. Wat en Waar? - Gas (neutraal en geioniseerd) - Stof - Magneetvelden - Kosmische stralingsdeeltjes

Het Quantummechanisch Heelal. prof.dr. Paul Groot Afdeling Sterrenkunde, IMAPP Radboud Universiteit Nijmegen

8 De gravitationele afbuiging van licht

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

De Oerknal. P. Hoyng. zon. 1 Inleiding

De deeltjes die bestudeerd worden hebben relativistische snelheden, vaak zeer dicht bij de lichtsnelheid c. De interacties tussen deeltjes grijpen

De Zon. N.G. Schultheiss

Inleiding Astrofysica

Kleinse Fles. Introductie String Zoologie Brane Worlds Zwarte Gaten

J.W. van Holten. Kosmologie een geschiedenis van licht en donker

Cursus deeltjesfysica

Transcriptie:

HOVO cursus Kosmologie Voorjaar 011 prof.dr. Paul Groot dr. Gijs Nelemans Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen

HOVO cursus Kosmologie Overzicht van de cursus: 17/1 Groot Historische inleiding + afstandsladder 4/1 Nelemans Observationele kosmologie, CMB 31/1 Nelemans Friedmann vgl., Nucleosynthese 7/ Nelemans Donkere materie en Structuurvorming 14/ Nelemans Supernovae, donkere energie, Inflatie 1/ Groot Weak lensing, EUCLID, toekomst

De wet van Hubble De wet van Hubble Doppler effect: Δλ λ = v= H 0 d v c

Het expanderende Heelal Conclusie: Het Heelal expandeert! Consequenties: Afstanden worden groter! Vroeger was de schaal kleiner! Het heelal koelt af! Vroeger was het kleiner! Het heelal is begonnen in een hete Oerknal!

De Afstandsladder Aaneenschakeling van methodes: Radar ranging Parallax Variabele sterren (RR Lyrae & Cepheiden) Maser afstanden Supernovae Tully-Fisher & Fundamental Plane Hubble expansie

Het heelal in kaart Gebruik van de afstandsladder om objecten in het heelal te meten Van zonnestelsel, via Melkweg tot groteschaalstructuur van het Heelal.

30 000 lj

VLT + NAOS/Conica

DNA

13 miljard lj! (z = 8-10)

J drop outs

Bouwens, Franx J-band drop outs toch niet echt Maar 1 melkwegstelsel bij z = 10 Vorige week in Nature

Hoe ver kunnen we terug? Terug in tijd: heelal steeds heter Gamow, Alpher (1948) Mogelijke verklaring elementen He etc. (temperatuur voor H fusie ~10 9 K) volgende week Bij temperatuur ~10 000 K waterstof ioniseert (p + e - ) Daarvoor: straling gevangen door verstrooiing met electronen Daarna: straling beweegt vrij door Heelal Door uitzetting Heelal worden fotonen langer. Temperatuur daalt, nu T ~ 5K Gamow Nog zichtbaar? Jaren 60: Dicke, Peebles (Princeton) gaan op zoek. Alpher

WMAP

En voor de ontkoppeling? Temperatuur nog hoger Dichtheid nog hoger Kernfusie mogelijk! 9 Beneden T ~10 K combineren neutronen en protonen, eerst tot Deuterium en vervolgens tot Helium (~ 5 %):.

Reacties De ouderdom van het heelal is dan 4 minuten! Waarom duurt dit kort? T te hoog: kernen vernietigd T te laag: geen fusie meer

Vorming van helium Moeilijk om elementen zwaarder dan He te maken (geen stabiele elementen met A=5,6) Alle neutronen gebruikt voor vorming He

Nucleosynthese I neutronen en protonen met elkaar in evenwicht (m n m p )c 1,93MeV n n e (mn m p )c / kt n p 0,3 T 10 10 K : n/p vriest in omdat e+/e- annihileren

Bij T ~ 10 10 K (t~1 s) electon positron annihilatie En nog verder terug? e e wint van e e Bij T ~ 10 11 K (t ~ 10 - s). Ontkoppeling van neutrino s van rest materie

Baryogenese I Boven zijn de quarks een gas van vrije deeltjes en vormen een quarkgluonplasma

Baryogenese II Daarbeneden kombineren quarks en antiquarks tot gewone materie (baryonen): p (=uud) en n (=udd). Het heelal is dan enkele microseconden oud.

Hoe ver kan je teruggaan? Planck schaal R s M GM c Mc R s M m pl c G.310 5 g E pl = 1.36 10 19 GeV, t pl = 5 10-44 s

Kosmologie (par 11.7) Unificatie van krachten

Geschiedenis van het Heelal 10 10 3000,76 3 x 10 9 n/p vast, helium 1000 7 1 ontkoppeling verste quasar nu T(K) 1+z

Theorie van het heelal is theorie van de zwaartekracht! Isaac Newton 164 177 Albert Einstein 1875-1955: Algemene RelativiteitsTheorie 1915 Zolang is Newton een goede benadering voor Einstein!

De Friedmannvergelijkingen M Homogeen koud gas, uniform expanderend r(t) r(t ') m

De Friedmannvergelijkingen Uitdijing heelal representeert kinetische energie Massa verdeling potentiële energie Totale energie constant: E K W GMm 1 mv const r.

De Friedmannvergelijkingen E K W GMm 1 mv const r M 4 r 3 3. r ( t) R( t) x v R 8 G 3 E mr x k R F1

v R Constante van Hubble 8 G 3 H Som geschreven in termen critische 3H dichtheid c 8G k R v R

Wat is de waarde van k? k < 0 critisch open gesloten? k = 0 k > 0

Oplossingen van de Friedmannvergelijkingen Hoe verandert ρ als R verandert? Twee gevallen: Critisch heelal met koud materiegas Critisch heelal met relativistisch gas

Critisch heelal met koud materiegas Dichtheid gedomineerd F door materiedeeltjes v R 8 G 3 k R 0 F1 v is verandering R In de tijd

Critisch heelal met relativistisch gas straling F Dichtheid gedomineerd door energie deeltjes (E=mc ) v R F1 8 G 3 k R 0 v is verandering R In de tijd

Intermezzo: v uit R(t) oplossen Hoe werkt dat? R(t) ~ t Hoe groter t, hoe groter R (snelheid positief) Hoe groter t, hoe langzamer R groter wordt (v wordt kleiner) Dus als t groter: R, v Voor R(t) ~ t geldt juist v R... R 4 0 v... R 0 v ~ 1/R op ieder moment t! (en voor R(t) ~ t /3 v ~1/R) v R... 0 v 3 R... R 0

Evolutie van dit heelal Stof Straling