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!