26. Oktober 2007 Kosmologie, WS 07/08, Prof. W. de Boer 1

Vorlesung 1:

Roter Faden:

1.Ausblick 2.Literatur3.Bahnbrecher der Kosmologie

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Wahlpflichtfach - Prüfung HauptdiplomAstroteilchenphysik und Kosmologie

Vorlesung Einführung in die Kosmologie de Boer 2 SWSFr 11:30 – 13:00 kl. HS A

Übungen de Boer, Iris Gebauer 1 SWSDi 14:00 - 15:30 Seminarraum 8.2

Vorlesung Einführung in die Astroteilchenphysik Drexlin, Bornschein 2 SWSDo 8:00 – 9:30 kl. HS B

Übungen Drexlin, Bornschein 1 SWSDi 14:00 - 15:30 Seminarraum 3/1

6 SWS

Übungen auf: http://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~gebauer/

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Literatur

1. Vorlesungs-Skript:http://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~deboer/

2. Matts Roos: An Introduction to CosmologyWiley, 3th Edition, 2004

3. Lars Bergström and Ariel Goobar: An Introduction to Cosmology

Springer, 2nd Edition, 2004

4. Bernstein: An Introduction to CosmologyPrentice Hall, 1995

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Literatur

Weitere Bücher:

Weigert + Wendker, Astronomie und Astrophysik

Populäre Bücher:Silk: A short history of the universeWeinberg: Die ersten drei MinutenHawking: A brief History of TimeFang and Li: Creation of the UniverseParker: Creation

Vindication of the Big BangLedermann und Schramm: Vom Quark zum Kosmos

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Literatur

Bibel der Kosmologie:

Börner: The early UniverseKolb and Turner: The early UniverseGönner: Einführung in die Kosmologie

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Bahnbrecher der Kosmologie

Griechen: Bewegung der HimmelskörperKopernikus: Sonne im MittelpunktGalilei: Gravitation unabh. von MasseBrahe: Messungen der Bewegungen von SternenKepler: Keplersche Gesetze (Bahnen elliptisch!)Newton: GravitationsgesetzHalley: Vorhersage des Halley Kometen Einstein: RelativitätstheorieHubble: Expansion des Universums ⇒ Urknall

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AristotelesErkannte:Mondphasen enstehendurch Umlauf des Mondesum die Erde! (*384 v. Chr.)

Erkannte:Sonnenfinsternis bedeutetdaß Mond näher an derErde ist als die Sonne.

Erkannte:Mondfinsternis bedeutetdaß die Erde rund ist.

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Erde dreht sich um ihre Achse

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Kopernikus (geb. 1474)

Sonne statt Erde im Mittelpunkt (wurde von Aristotelesverworfen, weil es keine Parallaxe gab (damals nicht messbar))Kopernikus konnte hiermit retrograde Bewegungen erklären.

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Ptolemäisches Modell

Ptolemäis nahm an dass Planeten und Sonne um die Erde drehtenauf zwei Kugelschalen: große Kugel (Deferent) und kleine Kugel(Epizikel). Damit konnte er erklären warum Jupiter sich von Zeitzu Zeit rückwerts bewegte (retrograde Bewegung)

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Brahe (geb. 1548)

Brahe mißt 30 Jahre Position von Sternen und PlanetenVerwirft wie Aristoteles heliozentrisches Modell, weil erkeine Parallaxe beobachten konnte und sich nicht vorstellenkonnte dass, wenn die Sterne so weit entfernt wären, sie nochsichtbar wären.

π

rd/2

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Kepler (geb. 1571)

Kepler konnte Brahes Daten nur erklären, wenn Bahnen nichtdie von jedem erwartete Kreissymmetrie aufwiesen UNDauch noch die Sonne statt die Erde umkreisten!!!!!!!!!!!!!!!Elliptische Bahnen -> Keplersche Gesetze.

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Galilei (geb. 1564)

Erdbeschleunigung universell und unabhängig von Masse

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Newton (geb. 1642)

Newton entdeckte, dass alle Bewegungenim Universum durch die Gravitationbestimmt sind -> Newtonsche Gesetze.

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Rotationskurven

V ∝ 1 / √r Flat rotation curves evidencefor dark matter!

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Halley (geb. 1642)

Halley sagte Periode von 75 J für seinen Kometen vorher!Wurde tatsächlich beobachtet und damit wurdenNewtonsche Gesetze weiter bestätigt.

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Einstein (geb. 1879)

Allgemeine Relativitätstheorie:Gravitation krümmt den Raum.Licht und Planeten folgenRaumkrümmung! Sonnenfinsternisin 1919 brachten Beweis durchVerschiebung der Sternpositionen.

Bei hoher Dichte kannRaum so stark gekrümmtsein, dass Licht nicht entkom-men kann ⇒ Schwarzes Loch!

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Hubble (geb. 1879)

Hubble entdeckte dass sogenannte Nebel auch variable Sternebeinhalteten. Schlussfolgerung: Dies sind Galaxien.Er entdeckte, dass die meisten Galaxien eine Rotverschiebungaufwiesen, die mit dem Abstand d zunahm: HHubblesches Gesetz: v=Hd.Richtige Erklärung: es gab am Anfang einen Urknall. (und es gabeinen Anfang!!!!)

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Hubblesches Gesetz: v=Hd

Analogie: Rosinen im Brotsind wie Galaxien im Universum.Auch hier relative Geschwindigk.der Rosinen ∝ Abstand beider Expansion des Teiches,d.h. v=Hd.

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Universum ist homogen und isotrop auf großen Skalen

homogen,nicht isotrop

nicht homogen, isotrop

Dichte beigroßen znimmt ab,weil vieleGalaxiennicht mehrsichtbar.

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Die kritische Energie nach Newton

DimensionsloseDichteparameter:

M mv

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Zum Mitnehmen:1. Gravitation bestimmt Geschehen im Weltall

2. Auch Licht empfindet Gravitation, die bei einemschwarzen Loch so stark ist, dass Licht nichtdie Fluchtgeschwindigkeit erreicht.

3. Hubblesches Gesetz: v=HDv aus RotverschiebungD aus EntfernungsleiterH = Expansionsrate = v/D

= h 100 km/s/Mpch = 0.71+-0.03

= Hubblekonstante in Einheiten von 100 km/s/Mpc