Post on 11-Feb-2016
description
Het Uitdijend Heelal
Prof.dr. Paul GrootAfdeling Sterrenkunde, IMAPPRadboud Universiteit Nijmegen
Het Uitdijend Heelal
1. Tijd2. De lichtsnelheid3. Afstand en Leegte4. Het Versneld Uitdijend Heelal
Eindigt het Heelal in de diepvries?
I:Tijd
Tijd wordt afgemeten aan veranderingen
Menselijke Tijd
Zonnetijd
Jaarlijkse beweging Dagelijkse beweging
Zonnetijd Mechanische tijd
Christiaan HuygensSlingeruurwerk1656
John HarrisonH41759
Een slechte klok
De seconde
• Al bij de Babyloniers een bekende eenheid • maar pas in de Middeleeuwen door astronomen gedefinieerd:
1 seconde = 1/60 van 1/60 van het uur = 1/3600 uur
Met entree van het slingeruurwerk:
1 seconde is slingertijd van klok met slingerlengte van 0.994m
De Moderne Seconde
Na de uitvinding van de atoomklok:
1 seconde is de duur van 9 192 631 770 golf perioden van de hyperfijn overgang in het Cesium-133 atoom
II: De lichtsnelheid
c = 299 792 458 meter per seconde
Historisch: Øle Roemer
Io en Jupiter
II: De lichtsnelheidc = c Maxwell, Lorentz, Einstein:
De lichtsnelheid is altijd constant, ongeacht de snelheid van het uitzendende voorwerp.
RelativiteitstheorieMaxwell, Lorentz, Einstein:
Combineer c=c met 'elke waarnemer moet hetzelfde zien': speciale relativiteitstheorie.
o.a.
Bewegende klokken lopentrager!
De duur van een secondehangt af van de waarnemer
Tijdskegels
x
c*t
Beweging van licht xc = c*t
Informatie kan maximaal met de lichtsnelheid reizen: vinf ≤ c
v*t ≤ c*t ; xv = v*t ≤ c*t = xc → xv ≤ xc
Niettoegestaan
Niettoegestaan
xv = v*twereldlijnlichtkegel
Causaliteit
x
c*tA
B
Pas hier weet B wat er bij A is gebeurd
Pas hier weet A wat er bij B is gebeurd
Pas hier weet A' wat er bij B is gebeurd
A'
Snelle klokken lopen traag, en hoe sneller hoe trager!
3. Afstand en LeegteAfstanden uitgedrukt in lichteenheden: x = c* t
bv: 1 lichtseconde = c * 1 seconde ≃ 300 000 km
Aarde Maan1,2 lichtseconde
1 lichtminuut = c * 60 seconden ≃ 18 miljoen km
Zon
Aarde
= 8.3 lichtminuten
3. Afstand en LeegteAfstanden uitgedrukt in lichteenheden: x = c* tbv: 1 lichtjaar = c * π * 107 seconden ≃ 9.4 1012 km
Afstand Zon- Proxima Centauri:
4.22 lichtjaar.
Ver weg = Lang geleden
Andromeda nevel: 2 miljoen lichtjaar, i.e. licht is 2 miljoen jaar 'oud'
Heel ver weg = Heel lang geleden
Het Hubble UltraDeep Field: sterrenstelsels op 12 miljard lichtjaar
Het Uitdijend Heelal
Edwin Hubble (1889-1953)
100 inch Hooker Telescope
Island Universes
De Wet van Hubble
V = H0 * D
H0 = 72 km/s/Mpc
Een uitdijend heelal
De hete Oerknal
Als het Heelal nu groot en koud is, en uitdijt: vroeger kleiner en heter
Tijd
Grootte, Temperatuur Nu
Straling en materie ontkoppelen
De achtergrond straling
De achtergrond stralingPenzias & Wilson, 1964
Dicke
De achtergrond straling
Verschil tussen heet (rood) en koud (blauw) < 10-4 K
De toekomst van het Heelal
Heelal is vlak: precies genoeg massa-energie om uitdijing in het oneindige te stoppen
De toekomst van het Heelal
Maar het heelal dijt op dit moment wel versneld uit
Waar bestaat het Heelal uit?
Wij, en alles datwe kennen
96% van het Heelal bestaat uit onbekende materie-energie
Conclusies
• Er is genoeg te doen: we missen 96% van het Heelal
• Gewone materie is slechts klein deel van alles
• Het heelal dijt op dit moment versneld uit, maar lijkt wel vlak te zijn.
• Het heelal eindigt uiteindelijk als zeer leeg en heel koud: de diepvries
Gelukkig is de Aarde en de mensheid allang daarvoor verschroeid door een opzwellende Zon.