Mørk Energi

1. Mørk Energi Det største mysterium i astrofysik Af Ole Bjælde, ph.d.studerende, cand.scient., Århus Universitet København, 3. december, 2007

2. FUNDAMENTALEOBSERVATIONER

3. Den mørke nattehimmel Olbers paradoks Hubble ultra deep field

4. Fordi lys bevæger sig med en endelig hastighed (300.000 km/s), kigger vi tilbage i tiden, når vi betragter fjerne objekter. Solen: 8,2 minutter Alfa Centauri: 4 år Andromeda 2.2 mio. år Baggrundsstrålingen: 13.7 mia. år

5. Universets udvidelse a(t1) a(t2)

6. Rødforskydning Dopplereffekt

7. Baggrundstrålingen Hele det synlige Univers i mikrobølger (ca. 40 milliarder lysår)

8. Baggrundsstrålingen • Bedste bevis for Big Bang • Tidlige Univers: • Rekombination Mikrobølger  = 160.4 GHz,  = 1.9mm T = 2.725 K

9. Nobelprisen i Fysik 2006

10. Homogent & Isotropt Univers Homogent & isotropt Homogent & anisotropt Inhomogent & anisotropt

11. Sloan Digital Sky Survey

12. Galakser & Galaksehobe

14. 3 epoker • Tidlige strålingsdomineret epoke • Mellemliggende stofdomineret epoke • Nuværende mørk energi-domineret epoke

15. NEUTRINOER 0.1-1 % 70 % MØRK ENERGI (UNIVERSET UDVIDER SIG HURTIGERE OG HURTIGERE) MØRKT STOF 25 % NORMALT STOF (STJERNER ETC) 5 % Universets indhold

16. EVIDENS FOR MØRK ENERGI

17. Supernovae • Dobbeltstjernesystem • Hvid dværg • Rød gigantstjerne • Masseoverførsel • Chandrasekhar-masse=1.4Msol • Supernovaeksplosion(SNIa) • Afstandsmål

19. Supernovae Supernova 2004aw Supernova 2002bo

21. Andre typer af supernovae Type II Eksplosioner af stjerner indeholdende brint Type I (a,b,c) Eksplosioner af stjerner ikke indeholdende brint

22. Supernovae Type Ia • Stjernen når Mch og kollapser • Fusion i næsten hele stjernen • Stjernen eksploderer pga. den enorme energi • Chokbølge udsendes med 3% af c • Signifikant stigning i lysstyrke • Henfald af tunge grundstoffer

23. Supernovae Type Ia Nikkel Korrigere for afstand Kobolt

24. Supernovae • Analysere mange lyskurver for SN1a med z<2 • Svagere end i et univers med konstant udvidelse

25. Universets Geometri =+1 =-1 =0

26. Universet har præcist nok mørk energi til at være fladt!

28. MØRK ENERGI

29. Mørk energi Der bliver ikke mindre af det mens universet udvider sig Alm. stof Der bliver mindre af det mens universet udvider sig Mørk energi vil i sidste ende dominere!

30. Einstein • Einsteins feltligninger • Løst af A. Friedmann i 1922 • Friedmann-ligningen • Accelerationsligningen

31. Einstein Ny type energi Statisk Univers Einsteins trick Positivt krummet univers =+1

32. Galakserne flytter sig!

33. Kosmologisk Konstant Negativt tryk Vakuum-energi Forklarer universets accelererende ekspansion

34. Koincidens-problem

35. Kosmologisk konstant-problem Når vi udregner tætheden tager vi fejl med en faktor 10.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000. 000.000

36. Andre Kandidater? Alm. stof, mørkt stof og stråling har positivt tryk Quintessence(Kvintessens) Dynamisk, rum- og tidsafhængig type af energi med negativt tryk tilstrækkelig til at styre den accelererende ekspansion

37. Quintessence Kan løse koincidensproblemet Nyt kosmologisk konstant problem =0 ?? Tryk = Kinetisk – Potentiel Energi per volumen = Kinetisk + Potentiel

38. Neutrinoer med varierende masse Mørk energi = Neutrinoer + Quintessence Femte kraft   

39. Kosmologisk Perturbations- teori • Strukturudvikling fra Big Bang • Perturbationer gror pga. tyngdekraften

41. Skæbne Frosset univers T ! 0 Univers som trækker sig sammen igen Big Rip slutning?

42. Alternative Forklaringer • Universet er fyldt med en slags gas med de rigtige egenskaber • Newtons tyngdelov er forkert!? • Vi har mere end 3 rumlige dimensioner og 1 tids-dimension • Observationerne af SNIa er forkerte!?

43. Beyond Einstein Missionen • Styret af NASA • Observere mange SNIa • ADEPT • SNAP • Destiny

44. ADEPT Advanced Dark Energy Physics Telescope • 1.1 meter teleskop • 100 mio. galakser • 1000 SNIa Se på fordelingen af galakser – Sammenligne hvordan de klumper pga. tyngdekraften nu i forhold til i det tidlige univers.

45. SNAP SuperNova/Acceleration Probe • 1.8-meter teleskop med en CCD detektor med en milliard pixels • 2000 SNIa/år – nære og fjerne Observertioner af mange supernovae vil fortælle hvordan universet har udvidet sig

46. Destiny Dark Energy Space Telescope • 1.65-meter teleskop • 3000 SNIa på 2 år • 1000 kvadratgraders undersøgelse af fordeling af stof i universet siden Big Bang • 10 gange bedre sensitivitet end jordbaserede eksperimenter

47. Åbne Spørgsmål • Hvor kom de første inhomogeniteter fra? • Hvad er mørkt stof? • Hvad er mørk energi? Svarene skal findes ved hjælp af fysik ved meget høj energi!

48. Forening af naturkræfter Stærk vekselvirkning Flat univers, inhomogeniteter GUT (Grand unified theory) Mørkt stof? Elektromagnetisk vekselvirkning Elektrosvage vekselvirkning T.O.E Svage vekselvirkning Mørk energi? Tyngdekraft 1019 100 1015 Energi/GeV

49. TAK FOR NU! The Finger of God (Del af Carina-tågen)

50. Ekstra Læsning • http://universe.nasa.gov/ • http://arxiv.org/PS_cache/hep-th/pdf/0603/0603057v3.pdf • http://astro.ku.dk/dark/pr/articles/NV_Supernova.pdf • http://map.gsfc.nasa.gov • http://www.dr.dk/P1/rosenkjaer/Anja+Andersen/20070319112839.htm