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Interpretation der Rotverschiebung als Doppler-Effekt: z→ v
Hubble fand lineare Korrelation von v mit Entfernung d
Hubble-Gesetz: v = H0 d
mit der Hubble- Konstanten H0
Wert laut Hubble: 530 km/sMpc
(vollig falsch!)
Heute plausibelster
Wert: 70 km/sMpc
H-10 = 14 Gyr
Abb.: Original-
Diagramm Hubble
(1929)
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Calan/Tololo (Hamuy et al, A.J. 1996)
Supernova Cosmology Project
effe
ctiv
e m
Bm
ag r
esid
ual
stan
dard
dev
iatio
n
(a)
(b)
(c)
(0.5,0.5) (0, 0)( 1, 0 ) (1, 0)(1.5,–0.5) (2, 0)
(ΩΜ,ΩΛ) = ( 0, 1 )
Fla
t
(0.28, 0.72)
(0.75, 0.25 ) (1, 0)
(0.5, 0.5 ) (0, 0)
(0, 1 )
(ΩΜ , ΩΛ) =
Λ =
0
redshift z
14
16
18
20
22
24
-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-6-4-20246
Probleme mit dem Weltmodell
Nur mit baryonischerund dunkler Matrie istΩ < 1, aber nicht <<1(unwahrscheinlich!)
Weltalter erscheint zuklein fur die altestenSterne
Vermessung desHubble-Gesetzes mitHilfe von SN Ia passtbesser zu einem Modellmit kosmologischemLambda (Λ)(Nobelpreis 2011 furPerlmutter, Schmidt &Riess)
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Das heutige concordance model der Kosmologie
Das Universum istflach (k=0, Ω=1)Hauptanteil kommtvon der DunklenEnergie
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-0.6
7
-1.0
1
0.0
0.5
1.0
-1.1 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.00.1
ΩΛ =0.75, Ω0 =0.27 vs. ΩΛ =0, Ω0 =1
-tlookback H0
R/R
0
Das ΛCDM-Modell
Expansion wird durch Dunkle Energie beschleunigt - warumausgerechnet zu unseren Lebzeiten ? unwahrscheinlich!
Was ist Dunkle Materie ? Was ist Dunklen Energie ??
Durch Λ gelost:Weltltalter(Friedmann-Zeit)nun ca. Hubble-Zeit (H-1
0 ) ausreichend
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Der kosmische Mikrowellen-HintergrundCosmic Microwave Background (CMB), 3K-Hintergrundstrahlung
Vorhergesagt von Gamov, zufallig entdeckt von Penzias & Wilson1965 (Nobelpreis 1978)Vermessung mit speziellen Satelliten (Cobe, WMAP, Planck)
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Kosmischer Mikrowellen-Hintergrund (Forts.)
Isotrop in genau einem ausgezeichneten Bezugssystem (!!)
Sehr genaues Schwarzkorper-Feld von 2.725 Kelvin (nach Abzugvon Vordergrundquellen: Milchstraße)Raumliche Fluktuationen von nur +-10-5 K akustische (!) Wellen
Analyse genaue kosmologische Parameter
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Die primordiale NukleosyntheseLeptonen-Ara: Protonen undNeutronen im Gleichgewicht;(mNeutron -mProton ) c2 = 1.3 MeV
Danach: Nukleosynthese (2s ...1h, Maximum bei 200s)
Zerfall der freien Neutronen
Einfang von freien Neutronen 2 H, 3 He, 4 He, 7 Li ...
Einfangsraten hangen vonDichte ab !
Konkurrenz dieser Prozesse:Je hoher Ω, desto mehrNeutronen werden vor ihremZerfall "verwertet"
Vergleich mit Beobachtung: Ω≈ 0.05
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25Das Drehbuch der Schopfung
Unser heutiges Universum enthalt:5% bekannte Materie27% unbekannte “Dunkle Materie”68% unbekannte “Dunkle Energie”
Urknall<10-43 s keine Theorie
10-35 s Quarks, ‘‘Inflation’’10-s s Zerstrahlung der Antimaterie
2s Protonen, Neutronen200s Helium, etwas Lithium
380 000 Jahre 3K-Hintergrundstrahlung
Dunkles Zeitalter
Galaxien
Sternentstehung
Sterne Elemente
Supernovae Elemente
vor 4.6 Gyr:Sonnensystem
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