Newtoniaanse Kosmologie Newtonian Cosmology

Newtoniaanse Kosmologie Newtonian Cosmology Jörg Hörandel Afdeling Sterrenkunde IMAPP http://particle.astro.ru.nl/goto.html?cosmology1112

1.0 Het doel van dit college: Ontstaan en ontwikkeling van het heelal

1.0 Overzicht van het college: de grote lijnen Geschiedenis Waarnemingen: Het uitdijende Heelal Terug in de tijd: de oerknal en kosmische achtergrondstraling Hoe dijt het Heelal uit? De Friedmann vergelijkingen Het vroege Heelal: nucleosynthese en fundamentele fysica De vorming van structuur: sterren en sterrenstelsels Metingen in het Heelal: het testen van het model Moderne verassingen: versnelde uitdijing! Problemen en successen van het Standaardmodel De toekomst

1.0 Rekenen aan het heelal: 1.1 Geschiedenis 1.2 Waarnemingen 2.1 De Friedmannvgln 2.2 Open / gesloten heelal 3.1 Heelal met koud gas 3.2 Heelal met relativistisch

1.1 Geschiedenis Liddle Ch.1

1.1 Geschiedenis: Niet de aarde maar de Zon staat in het centrum van ons Zonnestelsel (Copernicus 1473-1543)

1.1 Geschiedenis: Zijn de nevelvlekken sterreneilanden als het onze? (Immanuel Kant 1724-1804)

1.1 Geschiedenis: Het heelal is veranderlijk! (William Herschel, 1738 1822, dubbelsterren)

1.1 Geschiedenis: Het heelal dijt uit! (Vesto Slipher 1914; Edwin Hubble 1929)

1.1 Geschiedenis: Het heelal: sterstelsels, overal waar je kijkt (Gerard de Vaucouleurs 1970; Hubble Space T.)

1.1 Geschiedenis: Hypothese: Het kosmologisch of Copernicaans principe Isotropie en homogeniteit van het heelal, ofwel Het heelal ziet er (op elk moment) hetzelfde uit, ofwel De plaats van de mens in het heelal kent geen voorkeurspositie

1.1 Geschiedenis: Is de oergloed nog zichtbaar?

1.3 Geschiedenis: Waarom is het s nachts donker? (Heinrich Olbers 1758-1840, maar ook Johannes Kepler 1610, Thomas Digges 1546-1595.)

1.2 Waarnemingen Liddle Ch. 2

1.2 Waarnemingen, Inhomogeniteit De Zon: afstand 150 miljoen km

1.2 Waarnemingen, Inhomogeniteit De sterrenhemel ~1 miljoen x afstand zon

1.2 Waarnemingen, Inhomogeniteit M31 Melkwegstelsel: ~1 miljoen x afstand ster

1.2 Waarnemingen, Inhomogeniteit

1.2 Waarnemingen, Homogeniteit op 1 Gpc Het heelal: ~ 1000 keer afstand M31

CfA2 Survey Inhomogeniteit Ø Grote Muur 200x80x10 Mpc Ø Lokale Supercluster Ø Pisces-Perseus Supercluster

1.2 Waarnemingen, Homogeniteit op 10 Gpc 2 degree Field Quasar Redshift Survey

1.2 Waarnemingen, Uitdijing Dopplereffect en uitdijing heelal Newtoniaanse kosmologie 2010 Jan Kuijpers 22

1.2 Waarnemingen: In een uitdijend heelal

1.2 Waarnemningen: uitdijing Newtoniaanse kosmologie 2010 Jan Kuijpers 24

1.2 Waarnemingen, Uitdijing Roodverschuiving Relativistisch Dopplereffect Dus voor kleine snelheden Wet van Hubble

1.2 Waarnemingen, Uitdijing Meer voorbeelden: de wet van Hubble Newtoniaanse kosmologie 2010 Jan Kuijpers 26

1.2 Waarnemingen, Uitdijing Hubble s metingen Wet van Hubble Newtoniaanse kosmologie 2010 Jan Kuijpers 27

1.2 Waarnemingen, Uitdijing Moderne uitbreiding Newtoniaanse kosmologie 2010 Jan Kuijpers 28

Expansion of the Universe The universe is homogene and isotrop 38

1.2 Waarnemingen, Oergloed 1964 Penzias & Wilson Nobelprijs 1974

1.2 Waarnemingen, Oergloed Jaren 90: COBE 2.725 +0.001 K!!!

1.2 Waarnemingen, Oergloed Nu: WMAP, leeftijd heelal 13.7 Gyr Omdat T = 2.725 +0.001 K is aan Copernicaans principe (dwz homogeniteit en isotropie) zeer goed voldaan!!!

1.3 Conclusie: Hot Big Bang Cosmology Wat uitdijing van het heelal impliceert Heelal wordt steeds koeler Terug in tijd: heelal steeds heter Gamow, Alpher (1948): Mogelijke verklaring ontstaan He Temperatuur voor H-fusie ~10 9 K Straling van oerknal nog steeds in Heelal, nu T ~ 5K? Jaren 60: Dicke, Peebles (Princeton) gaan op zoek Gamow Alpher

1.3 Conclusies: Hot Big Bang Cosmology Hoe groot is het heelal: horizon Heelal heeft begin (oerknal) Licht reist met lichtsnelheid c à maximale afstand waarvandaan licht ons kan bereikt (horizon): r = c t Deze straal van het zichtbare heelal neemt toe in de tijd Betekent dit in het uitdijende heelal dat we steeds meer zien?

1.3 Waarom is het s nachts dus donker? (Olbers paradox)? Als gevolg van de Hot Big Bang!

1.3 Conclusie: Hot Big Bang Cosmology

1.3 Conclusie: WMAP, babyfoto van het heelal ~13.7 Gyr oud

1.4 Op naar het standaard kosmologisch model Volgend college!!! Rekenen aan het uitdijende Heelal Inhoud van het heelal: Deeltjes baryonen : gas, sterren, stof Straling elektromagnetisch: fotonen Neutrinos Donkere materie???