seminar milchstraße die hubble konstante. gliederung 1historische einführung 2die expansion des...
Post on 05-Apr-2015
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Seminar „Milchstraße“
Die Hubble Konstante
Gliederung
1 Historische Einführung
2 Die Expansion des Universums
3 Kosmologische Rotverschiebung
und Hubble Effekt
4 Hubble Zeit, Hubble Länge und Hubble Sphäre
5 Zusammenfassung
6 Literatur
1 Historische Einführung
Edwin Hubble (1889-1953)
Studium der Astronomie, anschließend Jurastudium in Oxford
1926 Veröffentlichung der Galaxienklassifikation
1929 Veröffentlichung zu extragalaktischen Rotverschiebungen
Quelle:http://pmi.itmonline.com/netnotes/Big%20Questions%20Net%20Notes/Edwin%20Hubble%20-%20Bio.htm
Das Hubble Diagramm von 1929
Gliederungspunkt: 1 Historische Einführung
Quelle: http://www.astro.uni-bonn.de/~deboer/hubble/hubble.html
Entdeckung der kosmologischen Rotverschiebung
Slipher 1923: Spektrallinien bei 36 von 41 untersuchten Galaxien rot verschoben
zufällige Verteilung unwahrscheinlich
Hubble: weitere Messungen, Ableitung der Gesetze:
1. z = v / c 2. v = H • r
Übereinstimmung mit theoretischen Modellen der
Kosmologie, aber:
Wert der Konstanten zu hoch Erklärung über den Dopplereffekt unzutreffend
Gliederungspunkt: 1 Historische Einführung
2 Die Expansion des Universums
Ort xA [cm] xE [cm] Δx [cm] v [cm/s] v/Δx
[1/s]
1 0 0 0 0
2 30 55 25 5 0,2
3 60 110 50 10 0,2
4 90 165 75 15 0,2
5 120 220 100 20 0,2
6 150 275 125 25 0,2
Das Universum als expandierendes Gummiband
Das ERSU - Modell
Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums
Expansion eines ebenen, zweidimensionalenUniversums.
Quelle: http://astronomy.nmsu.edu/nicole/teaching/ASTR110/lectures/lecture28/slide01.html
Koordinaten und Mitbewegung
Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums
Expansion und Galaxien
Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums
Quelle: http://www.einstein-online.info/en/images/elementary/expansion1.gif
Gravitativ gebundene Systeme (Galaxien, Galaxienhaufen,…) zeigen keine Expansion
Aufgemalte Kreise sind keine Galaxien!
„Befestigte“ Scheiben sind Galaxien!
Galaxienflucht
Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums
Quelle: http://www.der-kosmos.de/pics/entfernteste_galaxie_gr.jpg
Was ist die Hubble Zahl?
Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums
Fluchtgeschwindigkeit proportional zur Entfernung
Proportionalitätsfaktor H entspricht der Hubble Zahl des Geschwindigkeits-Entfernungsgesetzes:
empirischer Wert heute: H = 72 +/- 8 km∙s-1∙Mpc-1
Aber: keine Konstante, Änderung mit der Zeit
Beobachter „misst“ in verschiedenen Entfernungen verschiedene Werte von H
Definition der Hubble Zahl
Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums
R = universaler Maß - oder Skalenfaktor für die Größe des Universums zu einem festen Zeitpunkt im Modell oft einfach zu veranschaulichen („Radius des Universums“) allgemein schwer als absoluter Wert bestimmbar zeitliche Änderung ist beobachtbar!
3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble Effekt
Messung der Rotverschiebung von Spektrallinien ist immer eine Gesamtmessung aller Einflüsse
dazu zählen:
1) Die Gravitative Rotverschiebung 2) Die Doppler-Verschiebung 3) Die Expansions-Rotverschiebung
Ziel: Anteile der einzelnen Effekte an der gemessenen Gesamtrotverschiebung ermitteln oder abschätzen
Gravitative Rotverschiebung
Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt
Ursache: Einfluss sehr massiver Körper
In der Regel zu vernachlässigen!
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Allgemeine_Relativit%C3%A4tstheorie
Doppler-Verschiebung
Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt
Quelle: http://www.astro.uni-bonn.de/~deboer/eida/eida-plan.html
Doppler-Verschiebung (2)
Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt
Es gelten die Formeln:
erklärt den Anteil der Rotverschiebung aus Eigenbewegung beschreibt NICHT die Expansion des Universums
Expansionsrotverschiebung
Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt
Dehnung des Raumes während der Ausbreitung Strecke zwischen zwei Wellenbergen vergrößert Vergrößerung der Wellenlänge von der Bewegung des Senders / Empfängers unabhängig
Quelle: HARRISON 19842, S.384
Expansionsrotverschiebung(2)
Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt
Dabei gilt:
stets positiv, falls das Universum expandiert
Rotverschiebung ist Maß für die Expansionsrate des Universums
Schließen auf die Entfernung und die Zeit des Aussendens ohne konkretes kosmologisches Modell nicht möglich
Näherung für nahe Objekte
Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt
4 Hubble Zeit, Hubble Länge und Hubble Sphäre
Hubble-Zeit: = 1/H
Maß für das Alter des Universums
1/H = 13,2 Millarden Jahre
Aber: H nicht konstant 1/H liefert nicht das
exakte Weltalter tA
vermutlich: tA größer als 1/H
Die Hubble Sphäre
Gliederungspunkt: 4 Hubble Zeit, Hubble Länge und Hubble Sphäre
Quelle: http://www.regenerating-universe.org/20)%20Regenerating_Universe_in_a%20_nutshell.htm
Hubble Länge = c/H
Hubble Sphäre ist Kugel mit Radius der Hubble Länge
Hubble Sphäre entspricht dem beobachtbaren Universum
5 Zusammenfassung
Geschwindigkeits-Entfernungsgesetz 1929 von E. Hubble entdeckt
Hubble Kostante H beschreibt linearen Zusammenhang zwischen beiden Größen
Ursache: Expansion des Raumes
nahe Objekte: Approximation eines Rotverschiebungs – Entfernungsgesetz gleicht Dopplerformel
weitere Erkenntnisse aus der Konstanten ableitbar
6 Literatur
(1) Harrison, E. (1999): Cosmology – The Science of the
Universe. 2. Auflage, Cambridge: Cambridge
University Press
(2) Singh, S. (2005): Big Bang – Der Ursprung des
Kosmos und die Erfindung der modernen
Naturwissenschaft. Wien: Carl-Hanser-Verlag
München
Die übrigen Quellen sind ausschließlich als Bildquellen zu
verstehen und unter den Abbildungen zu finden.
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
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