1 / 28

Nekateri astronomski mejniki 20. stoletja

Astronomsko društvo Vega. Nekateri astronomski mejniki 20. stoletja. predstavitev za skupino Repatice in kometi Gregor Vertačnik Ljubljana, oktober 2011. Kazalo. Einsteinovi teoriji relativnosti Hertzsprung-Russellov diagram Hubblov zakon Veliki pok Radijska astronomija

beatrice
Download Presentation

Nekateri astronomski mejniki 20. stoletja

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Astronomsko društvo Vega Nekateri astronomski mejniki 20. stoletja predstavitev za skupino Repatice in kometi Gregor Vertačnik Ljubljana, oktober 2011

  2. Kazalo • Einsteinovi teoriji relativnosti • Hertzsprung-Russellov diagram • Hubblov zakon • Veliki pok • Radijska astronomija • Jedrske reakcije v zvezdah • Vesoljski poleti • Kvazar • Mikrovalovno sevanje ozadja • Pulzar • Hubblov teleskop • Ekstrasolarni planeti

  3. Einsteinovi teoriji relativnosti • Einsteinovi posebna (1905) in splošna (1915 oz. 1916) teoriji relativnosti • prva uporaba besedne zveze: Alfred Bucherer, 1906 • “nadgradnja” Newtonove klasične mehanike • 4D prostorčas, vse dimenzije relativne Oče obeh teorij relativnost – Albert Einstein. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Einstein

  4. posebna teorija relativnosti: • zakoni fizike so enaki za vse opazovalce, ki se medsebojno enakomerno premikajo • hitrost svetlobe v vakuum je vedno enaka ne glede na premikanje opazovalcev in vira svetlobe (c) • neposredni učinki obeh postulatov: • sočasna dogodka za enega opazovalca nista nujno sočasna za drugega • počasnejše tiktakanje ure za hitreje premikajočega se opazovalca • skrajšanje dolžin • energija in masa sta ekvivalentni (E = m c2) • noben objekt, sporočilo ali silnica ne more preseči hitrosti c STR omejuje območje soodvisnosti dogodkov. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Special_relativity

  5. splošna teorija relativnosti vključuje gravitacijo in njen vpliv na prostorčas: • pospešeno gibanje in stanje v gravitacijskem polju sta ekvivalentna • ure tečejo počasneje v gravitacijskem polju • precesija tirnic • ukrivitev svetlobnega žarka • vrtinčenje prostorčasa okrog vrtečih se objektov • vesolje se razširja Simulacija ukrivljanja prostorčasa okrog črne luknje. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/General_relativity

  6. velikega pomena v svetu osnovnih delcev, kozmologije in astrofizike: • nevtronske zvezde • črne luknje • gravitacijski valovi • do 1960 velike težave z razumevanjem STR zaradi zapletene matematične obravnave Prva slika nevtronske zvezde v vidni svetlobi. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star

  7. Hertzsprung-Russellov diagram • Ejnar Hertzsprung in Henry Norris Russell, okoli 1910 • diagram absolutne magnitude/izseva zvezd v odvisnosti od spektralnega tipa/površinske temperature • empirični prikaz evolucije zvezd: • glavna veja (zlivanje vodika v jedru zvezde) • vodoravne veje orjakinj (zlivanje helija) • sprva napačna interpretacija evolucije zvezd (gravitacijsko krčenje, model jedrskega zlivanja šele v 30. letih 20. stol.) • metoda za določanje oddaljenosti kopic Zvezdna kopica Gostosevci. Avtorske pravice: NASA/ESA/AURA/Caltech , vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Pleiades

  8. Shematski prikaz Hertzsprung-Russellovega diagrama. Vir: http://www.le.ac.uk/ph/faulkes/web/stars/o_st_overview.html

  9. Hubblov zakon • Alexander Friedmann, 1922 in Georges Lemaitre, 1927 (oba s splošno teorijo relativnosti) in Edwin Hubble, 1929 (empirično) • širjenje vesolja: • oddaljevanje objektov sorazmerno z njihovo razdaljo • bistveno na večjih vesoljskih razdaljah • Hubble določil zakon empirično, na podlagi svojih opazovanj, opazovanj Vesta Shliperja in Miltona Humasona – rdeči premik 46 galaksij Edwin Hubble. Vir: http://www.wwu.edu/depts/skywise/hubble.html

  10. argument v prid teoriji Velikega poka • Hubblova konstanta dandanes okoli 70 km/s/Mpc • zlasti meritve eksplozij supernov tipa Ia kažejo, da se vesolje pospešeno širi Shematski prikaz razvoja vesolja. Avtorske pravice: NASA/WMAP Science Team

  11. Veliki pok • ideja: Georges Lemaître, Hipoteza o prvotnem atomu, 1931 • izraz: Fred Hoyle v radijski oddaji, 1949 • Lemaîtrova ideja izhaja iz Einsteinove splošne teorije relativnosti in predpostavk o homogenem in izotropnem vesolju (izpeljal že Friedmann, 1924) • eksplozija prostorčasa • prvi empirični dokaz Hubblov zakon • meritve potrjujejo teoretične napovedi nastajanja kemičnih elementov v mladem vesolju • po odkritju kozmičnega sevanja ozadja l. 1964 prevladujoča teorija zgodnjega razvoja vesolja • Veliki pok se je zgodil 13,7 milijarde let nazaj Georges Lemaître. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Georges_Lema%C3%AEtre

  12. Radijska astronomija • Karl Jansky, radijski valovi iz Rimske ceste, 1933 • odkritje šuma s periodo 23h56m v čezatlantski radijski zvezi • po posvetovanju z astrofizikom Skelettom in uporabo astronomske karte ugotovil, da šum izhaja iz središča Galaksije • James S. Hey l. 1942 odkril radijske valove s Sonca Karl Guthe Jansky. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Karl_Guthe_Jansky

  13. najpomembnejše odkritje v radioastronomiji: kozmično sevanje ozadja, 1964 • radijski teleskopi so velike antene • pogosta uporaba radijskih interferometrov, velika ločljivost Sistem radijskih teleskopov Very Large Array v Novi Mehiki (ZDA). Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_telescope

  14. Jedrske reakcije v zvezdah • ideja: Arthur Eddington, 1920, zlivanje vodika v helij • verjetnost za jedrsko reakcijo (odbojna elektrostatska vs. močna jedrska sila), George Gamow, 1928 • reakcija ogljik-kisik-dušik (masivnejše zvezde), Carl von Weizsaecker, 1938: • združitev štirih vodikovih jeder v helijovo • ogljik, kisik ali dušik kot katalizator Hans Bethe. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Hans_Bethe

  15. reakcija proton-proton (Soncu podobne in lažje zvezde), Hans Bethe, 1939: • dve vodikovi jedri v devterij (en proton se spremeni v nevtron) • devterij in proton se zlijeta v jedro helija 3 • štiri poti od helija 3 do helija 4 • 0,7 % mase se pretvori v energijo • odmeven članek o nastanku težjih elementov, Burbidge, Burbidge, Fowler in Hoyle, 1957 • Bethe dobitnik Nobelove nagrade za fiziko l. 1967 Reakcija proton-proton. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Proton-proton_chain

  16. Vesoljski poleti • oče izvedljive ideje: Konstantin Ciolkovski, 1903 (Odkrivanje vesoljskih prostranstev s pomočjo reakcijskih naprav) • Robert H. Goddard, 1919 (Metoda za doseganje izjemnih višin), Lavalova šoba • Herman Potočnik Noordung (Problem potovanja po vesolju, 1929) • V-2 l. 1944 dosegla višino 100 km • 4. 10. 1957 SZ izstrelila Sputnik 1 Potočnikova skica vesoljske ladje. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Herman_Poto%C4%8Dnik

  17. 12. 4. 1961 Jurij Gagarin prvi človek v vesolju (en obhod okrog Zemlje v Vostoku 1) • prvi pristanek vesoljske sonde na drugem planetu: Venera 3, 1. 3. 1966 • 20. 7. 1969 prvi pristanek človeka na Luni • prva vesoljska postaja: Salyut 1, 19. 4. 1971 • 12. 4. 1981 prvi polet Vesoljskega čolnička, zadnji 2011 Izstrelitev Vesoljskega čolnička Discovery. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Space_shuttle

  18. Kvazar • oče ideje o črni luknji na podlagi relativnostne teorije: Karl Schwarzschild, 1916 • kvazar (“quasi-stellar radio source”): • odkritje konec 50. let 20. stol. v obliki radijskih izvorov • Maarten Schmidt l. 1963 izmeril izjemno oddaljenost kvazarja 3C 273 • zelo energetsko aktivno galaktično jedro, svetleč akrecijski disk okrog masivne črne luknje • do tisočkrat svetlejši od Galaksije, sorazmerno majhen objekt (reda Osončja) Posnetek zelo oddaljenega kvazarja z vsaj 1 milijon let dolgim repom v rentgenski svetlobi. Vir: http://chandra.harvard.edu/photo/2002/1127/index.html

  19. Mikrovalovno sevanje ozadja • l. 1941 je McKellar izmeril temperaturo ozadja (2,3 K) • kozmično sevanje ozadja so l. 1948 napovedali Gamow, Alpher in Herman • Arno Allan Penzias in Robert Woodrow Wilson sta l. 1964 nedvoumno odkrila mikrovalovno sevanje kot stalen in vsepovsod prisoten šum pri valovni dolžini 7,35 cm • L. 1978 sta Penzias in Wilson prejela Nobelovo nagrado za fiziko Penzias in Wilson pred slavno radijsko anteno. Vir: http://bustard.phys.nd.edu/Phys171/lectures/cmbr.html

  20. 23. aprila 1992 so znanstveniki predstavili analizo meritev satelita COBE in izmerjeno anizotropijo v temperaturi sevanja • na podlagi meritev satelita COBE (spekter, anizotropija) sta J. C. Mather in G. F. Smoot l. 2006 prejela Nobelovo nagrado za fiziko • kozmično mikrovalovno sevanje ozadja je elektromagnetno sevanje, ki zapolnjuje vse vesolje in izhaja iz nekaj stotisoč let starega vesolja • valovna dolžina sevanja se je povečala, danes vidno kot sevanje črnega telesa pri 2,7 K (vrh sevanja pri 1,9 mm) • sevanje skoraj enakomerno iz vseh smeri, odstopanja v temperaturi reda 1/100.000 potrjujejo napoved teorije velikega poka • pomembno za vrednotenje kozmoloških modelov Meritve KMSO s satelitom WMAP. Avtor: NASA / WMAP Science Team, vir: http://wmap.gsfc.nasa.gov/media/101080/

  21. Pulzar • ideja za nevtronsko zvezdo: Walter Baade in Fritz Zwicky, 1934 (odkritje nevtrona leto prej) • odkritje pulzarja: Jocelyn Bell Burnell in Antony Hewish, 1967 • pulzar: • okrajšava za “pulsating star” • močno namagnetena nevtronska zvezda premera ~20 km • hitro vrteč (1 ms-10 s) zaradi ohranitve vrtilne količine sesedlega jedra masivne zvezde • seva močna elektromagnetna snopa vzdolž magnetne osi Shematski prikaz pulzarja. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Pulsar

  22. za odkritje pulzarja je Hewish l. 1974 prejel Nobelovo nagrado za fiziko • odkritje dvozvezdja pulzar-nevtronska zvezda z vse manjšo orbito: • potrditev gravitacijskih valov in Einsteinove splošne teorije relativnosti • leta 1993 Nobelova nagrada za odkritje tega pulzarja

  23. Hubblov vesoljski teleskop • prva ideja o vesoljskem teleskopu: Hermann Oberth, 1923 • astrofizik Lyman Spitzer ml. l .1946 objavil članek, v katerem je predlagal izgradnjo vesoljskega teleskopa • NASIN program Large Space Telescope odobren 1969, kasneje se je okleščenemu projektu pridružila ESA • prva izstrelitev predvidena že oktobra 1986, a preložena zaradi nesreče s Challengerjem • v tirnico okrog Zemlje izstreljen 24. 4. 1990 z Vesoljskim čolničkom Discovery Hubblov vesoljski teleskop. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Hubble_Space_Telescope

  24. reflektor tipa Cassegrain, zrcalo premera 240 cm • 569 km nad tlemi, obhod v 97 minutah (8 km/s) • več inštrumentov, ki merijo v različnih valovnih dolžinah • sprva neostre slike zaradi sferične aberacije glavnega zrcala • od popravila (sistem korekcijskih leč COSTAR) decembra 1993 teleskop nepogrešljiv pri raziskovanju vesolja • pripomogel k številnim odkritjem in bistveno izboljšal poznavanje vesolja (starost, kvazarje, temno energijo …) • doslej je izšlo več kot 6.000 znanstvenih člankov, ki temeljijo na podatkih HST Stebri stvarjenja – ena najlepših Hubblovih slik. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Hubble_Space_Telescope

  25. Ekstrasolarni planeti • že Bruno in Newton špekulirala o obstoju planetov okrog drugih zvezd • od 1855 dalje več “lažnih” odkritij • negotovo odkritje planeta okrog Game Kefeja l. 1988 (Bruce Campbell, G. A. H. Walker in S. Yang; dokončno potrjeno l. 2003) • prvo odkritje planetov okrog pulzarja l. 1992 (Aleksander Wolszczan in Dale Frail) • prvo odkritje planeta okrog običajne zvezde l. 1995 (51 Pegaz b, Michel Mayor in Didier Queloz) Umetniška predstavitev lunarnega sistema okrog planeta Ipsilon Andromeda d. Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Extrasolar_planet

  26. metode: • dopplerjeva metoda (radialna hitrost zvezde prek spektralnih črt) • navidezni prehod planeta prek zvezde (tudi nepravilnosti v prehodih) • gravitacijsko mikrolečenje (sprememba mikrolečenja zaradi spreminjanja položaja zvezde) • neposredno slikanje • … Meritve radialne hitrosti zvezde Pegaz 51. Vir: exoplanets.org Slika treh planetov okoli zvezde HR 8799. Avtorji: NRC-HIA, IDPS, Keck, vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Extrasolar_planet

  27. trenutno (do 19. 10. 2011) znanih 694 takšnih objektov: • večina velikostnega reda Jupitra in zelo blizu zvezd spektralnih tipov F, G in K • odkrivanje Zemlji podobnih planetov zelo težavno zaradi majhnosti • dva z možnostjo obstoja življenja • spektroskopske meritve omogočajo ugotavljanje sestave ozračja (voda, natrij, metan, ogljikov dioksid) • lun okrog tega planetov še niso odkrili • vesoljski teleskop Kepler našel še več kot 1000 novih kandidatov • po meritvah satelita Kepler vsaj 50 milijard planetov v Galaksiji • več kot polovica Soncu podobnih zvezd gosti planete • še veliko več znanja bo prinesla misija Gaia (marec 2013) Shema satelita Kepler. Vir: http://kepler.nasa.gov/Mission/QuickGuide/

  28. Viri in literatura • http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_astronomy • http://www.public.asu.edu/~warrenve/s20_ast.html • http://www.britannica.com/EBchecked/topic/407602/nebula/61220/20th-century-discoveries • http://en.wikipedia.org/wiki/Charge-coupled_device • http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_scientific_discoveries • http://en.wikipedia.org/wiki/Hertzsprung%E2%80%93Russell_diagram • http://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law • http://en.wikipedia.org/wiki/Big_bang • http://en.wikipedia.org/wiki/Spaceflight • http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background_radiation • http://en.wikipedia.org/wiki/Charge-coupled_device • http://hubblesite.org • http://www.jwst.nasa.gov/ • http://en.wikipedia.org/wiki/Extrasolar_planet • http://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_nucleosynthesis • http://en.wikipedia.org/wiki/CNO_cycle • http://en.wikipedia.org/wiki/Proton-proton_chain • http://en.wikipedia.org/wiki/Relativity_theory • http://en.wikipedia.org/wiki/Pulsar • http://en.wikipedia.org/wiki/Quasar • http://en.wikipedia.org/wiki/General_relativity • http://en.wikipedia.org/wiki/Special_relativity • http://en.wikipedia.org/wiki/Venera_3 • http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_planetary_exploration • http://kepler.nasa.gov/

More Related