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Seminar „Milchstraße“ Die Hubble Konstante. Vortragender: Alexander Storch. Gliederung. 1Historische Einführung 2Die Expansion des Universums 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble Effekt 4Hubble Zeit, Hubble Länge und Hubble Sphäre 5Zusammenfassung 6Literatur. - PowerPoint PPT Presentation
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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
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
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.