1 / 32

Tamna materija, tamna energija i nova slika vasione

Tamna materija, tamna energija i nova slika vasione. Milan Mijić CSULA & ADRB Kolarac, 1 7. jun 2008. Buduća svemirska misija. SNAP. Klasično pitanje:. Od Velikog praska do Velike hladnoće ili do Velikog sažimanja? Otvorena, ravna, ili zatvorena geometrija

yonah
Télécharger la présentation

Tamna materija, tamna energija i nova slika vasione

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Tamna materija, tamna energija i nova slika vasione Milan Mijić CSULA & ADRB Kolarac, 17. jun 2008

  2. Buduća svemirska misija • SNAP

  3. Klasično pitanje: • Od Velikog praska do Velike hladnoće ili do Velikog sažimanja? • Otvorena, ravna, ili zatvorena geometrija • Koliko ima materije u svemiru? Šta je vrednost Omega parametra? • Važno: naša vasiona ne odgovara ni jednom od ovih slučajeva! Ω< 1 Растојање Фридман (1924) Ω= 1 Ајнштајн и де Ситер (1932) Ω> 1 Фридман (1922) ׀Потенцијална енергија׀ Време _____________Кинетичка енергија Ω=

  4. Posmatračka evidencija za tamnu materiju • Vasiona? • Tamna materija? • Tamna materija je prozirna materija, nešto što ne vidimo ali ima gravitacioni efekat na okolinu • Drži u orbiti zvezde i gas na obodu galaksija • Drži na okupu galaksije u jatu • TAMNA MATERIJA (“nedostajuća masa”)

  5. Kako možemo da “vidimo” tamnu materiju? • Gravitaciona interakcija • Gravitaciona sočiva! • Ajnštajnov efekat Mi vidimo zvezdu u ovom pravcu! Svetlost stiže do Zemlje Zvezda je u stvari ovde Vreme Prostor Svetlost napušta zvezdu Svetska linija Sunca “Masa odredjuje kako se prostor krivi, Geometrija odredjuje kako se materija kreće”

  6. Kako možemo da “vidimo” tamnu materiju? • Mikrosočiva Slučajna zvezda neko vreme postane sjajnija gledano kroz svaki filter... ... usled prolaza manje zvezde, planete ill crne rupe izmedju nas i posmatrane zvezde. (6 Ms crna rupa u ovom slučaju!)

  7. Kako možemo da “vidimo” tamnu materiju? Jako gravitacino sočivo Galaksije i tamna materija između nas i dalekih galaksija efektom gravitacinog sočiva deformiše likove dalekih galaksija!

  8. Kako možemo da “vidimo” tamnu materiju? zsočivo≈0.3–0.5 Slabo gravitaciono sočivo zgalaksija ≈1 zposmatrač=0 • Likovi dalekih galaksija su povećani i rastegnuti za oko 2%. • Kao i optička, gravitaciona sočiva imaju najveći efekat ako su na pola puta izmedju daleke galaksije i posmatrača

  9. Šta astronomi vide kao slabo gravitaciono sočivo Oblik galaksija (deformacija) Prividni prečnici i sjaj galaksija (povećanje) Orijentacija galaksija (rotacija)

  10. Efekat slabog gravitacinog sočiva je slab i statističke je prirode! Original Lik krozgravitaciono sočivo

  11. Šta astronomi vide kao efekat slabog gravitacionog sočiva: Poenta: suptilan, statistički efekat, zahteva posmatranje velikog broja galaksija

  12. Projekat Cosmos GEMS UDF • Traganje za slabim sočivima sa HST u izabranom polju od 2 kv. st. • Rastojanja galaksija u polju sa velikim teleskopima i drugim svemirskim teleskopima • 10% HST vremena u toku 2 godine GOODS ACS Parallel Survey COSMOS

  13. Zašto je neophodan Hablov svemirski teleskop? • Veća tačnost u merenju • oblika galaksija • Veći površinski sjaj • galaksija

  14. Fotometriska rastojanja preko sjaja na različitim talasnim dužinama

  15. Projekat Cosmos: šta su našli Prva trodimenzionalna mapa tamne materije!

  16. 3D dark matter map Mass reconstruction using the method of Bacon & Taylor (2003) Declination z=1 z=0.7 z=0.5 z=0.3 Right ascension z=0 NASA, ESA and R. Massey (California Institute of Technology)

  17. 3-D raspodela tamne materije evoluira u vremenu! z=0.7 z=0.5 z=0.3

  18. Tamna materija gnezdi galaksije! Konture raspodele mase dobijene kroz efekat slabog gravitacionog sočiva (HST) Ne-tačkasti izvori rendgenskog zračenja (XMM-Newton) Gustina galaksija (Subaru/CFHT) Masa zvezda u Galaksijama (Subaru/CFHT)

  19. Rezultati projekta COSMOS • Prvi put jasno vidjena trodimenzionalna raspodela “nevidljive” tamne materije • Prvi put izmereno gravitaciono sažimanje tamne materije u toku širenja svemira. • Prvo sistematsko uporedjenje raspodela tamne i “obične” (barionske) materije: galaksije (i zvezde i planete) se formiraju unutar koncentracija tamne materije! Uzeti zajedno, ovi rezultati potvrdjuju teorijsku sliku o ključnoj ulozi tamne materije u evoluciji svemira.

  20. Šta je tamna materija? • Sada kada znamo da tamna materija postoji i gde je, Šta je? Zašto je “prozirna”? Prema posmatranjima gravitacionih efekata, gustina tamne materije je oko Ω ≈ 0.25 - 0.3. Svemir dakle ima otvorenu geometriju i širiće se zauvek?

  21. Šta je tamna materija? • Sada kada znamo da tamna materija postoji i gde je, Šta je? Zašto je “prozirna”? • Hladni gas? Da, ali nema ga mnogo, i nije tako raširen. • Vreli gas? Da, ali ga takodje nema mnogo. • Patuljaste zvezde (crvene ili smeđe)? Jupiteri? MACHO... bez zaključka, izgleda ne mnogo Sve skupa, prema posmatranjima, “obične” barionske materije (sastavljene od protona i neutrona) nema više od Ω ≈ 0.02 - 0.05. Svemir dakle ima otvorenu geometriju i širiće se zauvek? Šta je “ne-barionska” tamna materija koja sačinjava Ω ≈ 0.30 – 0.05 = 0.25?

  22. Šta je tamna materija? • Sada kada znamo da tamna materija postoji i gde je, šta je? Zašto je “prozirna”? • Primordijalna nukleosinteza: Vodonik i deuteriujum, helijum i litijum su sintetisani u toku prvih ~ 1 sec do ~ 3 min evolucije svemira. (Teži elementi su sintetisani u zvezdama.) Količina, npr. deuterijuma zavisi od toga koliko protona i neutrona je bilo u svemiru → iz izmerene količine deuterijuma u sadašnjem svemiru sledi da, Prema teoriji nukleosinteze, postoji maksimalno Omega za barionsku (običnu) materiju: Ω ≈ 0.05! Teorija i posmatranja se dakle slažu: mora da postoji ne-barionska tamna materija sa Ω ≈ 0.25! • Sada kada znamo da tamna materija postoji i gde je, šta je? Zašto je “prozirna”? • Primordijalna nukleosinteza: Vodonik i deuteriujum, helijum i litijum su sintetisani u toku prvih ~ 1 sec do ~ 3 min evolucije svemira. (Teži elementi su sintetisani u zvezdama.) Količina, npr. deuterijuma zavisi od toga koliko protona i neutrona je bilo u svemiru → iz izmerene količine deuterijuma u sadašnjem svemiru sledi da, Prema teoriji nukleosinteze, postoji maksimalno Omega za barionsku (običnu) materiju: Ω ≈ 0.05! Teorija i posmatranja se dakle slažu: mora da postoji ne-barionska tamna materija sa Ω ≈ 0.25! + + + + + + + + +

  23. Tamna materija = nove čestice • Sferna raspodela oko galaksija, nema disipacije i zagrevanja • Ne zrači i ne absorbuje ikakvo elektromagnetno zračenje q+ ili q- q0 Ne! Da! γ X q+ ili q- q0 Tamna materija (nebarionska) se sastoji od električki neutralnih čestica, koje osim gravitacije interaguju možda samo kroz neku slabu interakciju, slabiju od elektromagnetne!

  24. Nema kandidata za tamnu materiju među poznatim česticama! • Neutron? Nije stabilan! • Neutrino? Suviše je lagan, tako da se ne gnezdi dovoljno. • Najbolji kandidati: Supersimetrični partneri poznatih čestica!

  25. ILC TeV LHC Laboratorijsko traganje za tamnom materijom! Excluded by Direct Detection 25 kg of Ge (Xe, I, W) (100 kg Ar, 200 kg Ne) 1000 kg of Ge Teorijski modeli predvidjaju zakon ultra slabe interakcije izmedju tamne i obične materije! Eksperimenti tragaju za efektima te interakcije! Excluded by Accelerators

  26. Prognoza: • Za 1-5 godina mi ćemo saznati od kakvih se čestica sastoji tamna materija! • Najverovatniji metod otkrića: LHC (Velika mašina za hadronske sudare), počinje sa radom 2008. GLAST (novi NASA satelit sa teleskopom za gama zračenje), lansiran 11. juna 2008! Laboratorijski eksperimenti sa Germanijumom (već u toku)

  27. Koliko u stvari ima tamne materije? Dali zatvara svemir? • Do sada znamo... Obična, barionska materija Ω ≈ 0.05 Tamna, nebarionska materija Ω ≈ 0.25 Ukupno Ω ≈ 0.30 što znači da će se svemir širiti sve sporije, ali bez kraja. • Teorijski model inflacione kosmologije Ω = 1 !!! Šta je onda “ostatak” Ω ≈ 0.7 Rešimo to jednom za svagda! • Projekat posmatranja Supernovih na velikim rastojanjima i merenja kako njihov sjaj zavisi od rastojanja: SCP i HZT. http://AstroMm.calstatela.edu • Ta zavisnost je određena sa • ukupnom količinom “materije” u svemiru, • “vrstom” te materije MyUniverse

  28. Zaključak • Nova slika svemira...

  29. T A M N A E N E R G I J A Barionska materija Tamna materija

  30. Ω parametri Sadržaj naše Vasione Tamna energija: 0.73 Masivni neutrini (topla tamna materija): 0.003 Zvezde: 0.004 Oblaci vodonika i heliuma: 0.04 Tamna materija (hladna): 0.23 96% sadržaja svemira nam je potpuno nepoznato, osim što po gravitacionim efektima znamo da je “tu”! • Tamna energija: “fluid” sa anti-gravitacionim svojstvima. • Kosmološka konstanta, striktno pritisak = (-) gustina, bez promene u vremenu; ili, • Fluid sa pritiskom ~ (-) gustina, ali sa koeficijentom ne tačno jednakim jedinici; ili, • Vakumska energija koja se sporo menja sa vremenom.

  31. Ω=1, Ωm=0,3, ΩΛ=0,7 Vasiona se širi ubrzano, bez kraja.

  32. Izvori animacija: Dr. Jason Rhodes (JPL): COSMOS, SNAP i opis slabog gravitacionog sočiva Dr. Richard Schnee (Syracuse) Laboratorijsko traganje za tamnom materijom MyUniverse: http://sci-vi.calstatela.edu

More Related