College Fysisch Wereldbeeld versie 5

Inhoud

ZwaartekrachtstralingHet heelalCosmologische constanteDonkere materie,donkere energiesupernova’sinflatiede cosmologische canonhet antropische principe

Electro-magnetische straling

zwaartekrachts-straling

Het photon heeft spin = 1

Het graviton heeft spin = 2

Zware bewegende objecten zenden zwaartekrachts-straling uit

Hierdoor verliezen ze energie; de baan krimpt ...

De binaire pulsar PSR 1913+16

(Figure from Weisberg et al. 1981)

(Figure from Weisberg et al. 1981)

Baan krimpt 3.1 mm per omwenteling

Gewelddadige gebeurtenissen in het heelal ...

Een “antenne” voor zwaartekrachts-straling

LIGO Hanford, WaLaser Interferometer Gravitational wave Observatory 4 + 4 km

VIRGO Gascina (near Pisa) 3 + 3 km

LISA

Main Spacecraft

Spacecraft # 3 Spacecraft # 2

Secondaries

Cosmologie

BANG !!

De uitdijingvan hetheelal

tijd

ruimte

De melkwegstelselstrekken elkaar aan;

daarom gaat deuitdijing steeds

lamgzamer

Het Robertson-Walker

heelal

Er moet eenbegin zijn

geweest.

Einstein wilde nu alles relatief zien, dus ookde tijd: het heelal had geen begin.

Maar dan moet ereen afstotendekracht zijn !!

12 8 GR R g T

Die kan er zijn:

12

8

R R

G

g g

T

tijd

ruimte

12 8R R Gg g T

12 8R R g TG g

Deze Λ is de z.g. cosmologische constante.Zij heeft een uiterst kleine numerieke waarde.

Je kunt die term beschouwen als een bijdragevan de lege ruimte zelf tot ruimte-tijd kromming.

grav; 3 2p E E E p E

Daarom noemt men dit wel eens “donkere energie”

Donkere energie geeft gravitationele afstoting !

Hoe kunnen we de vorm van het heelal meten ?

Supernova’s zijn sterren die metenorm veel lichtkracht ontploffen

Hoe kunnen we de vorm van het heelal meten ?

1. Supernova’s

De Dopplerverschuivingwordt bepaald door deafstand en de mate vanuitdijing.

De helderheid wordtbeinvloed door de krommingvan het heelal;

Het aantal varieert gedurende deevolutie van een sterhoop.

tijd

“Donkere energie”laat het heelal

versneld uitdijen !

Het heelal is nu ouderdan het eerst leek !

ruimte

Canon van de Cosmos

13,7 miljard jaar geleden: Big Bang

sec later: inflatie van cm exponentiële uitdijing tot ca 1 cm. Daarna verdere uitdijing

3810 3310

tijd

op ca 10 microsec: condensatie van quark-gluon plasma door vorming van nucleonen uit quarks.

Eerste 3 minuten: vorming van D, He, Li. Geen zwaardere elementen!

sec na BB: aanmaak baryon overschot tgv. een anomalie in het Standaardmodel – meer materie dan antimaterie.

1110

Tot ca 380 000 jaar later: geioniseerde materie.Daarna wordt heelal tansparant voor licht

ca 4,57 miljard jaar geleden: vorming Zon, Aarde en andere planeten uit gaswolk

ca 4,53 miljard jaar geleden: botsing of bijna botsing met planeet zo groot als Mars, waaruit de Maan ontstond (Theia)

ca 100 miljoen jaar later: eerste sterren en melkwegstelsels,

3,5 miljard jaar geleden: eerste leven op Aarde.

ca 750 miljoen jaar geleden: meercelligen en verdere differentiatie van het leven

65 miljoen jaar geleden: uitsterven Dino’s door planetoide-inslag.

3 miljoen jaar geleden: eerste mensachtigen, vermoedelijk in Afrika.

Het Landschap

x

Ons heelal ?

Het antropisch principe

1510 m

1810 m

2110 m

2410 m

2710 m

3010 m

3310 m

The highway across

the desert

Today’sLimit …

GUTs

3510 mPlanck length :

De Supersnaren-theorie

www.phys.uu.nl/~thooft/lectures/wereldbeeld2/wereldbeeld2.ppt