Kosmische strings ontdekken door microlensing

Chris Lemmens Kosmische strings ontdekken door microlensing 6 november 2009 Mail: c.j.m.lemmens@umail.leidenuniv.nl

Onderwerpen • Kosmische strings • Beschrijving • Ontstaan • Verdereontwikkeling • Zwaartekrachtlenzen • Werking • Soorten • Detectie van kosmische strings door zwaartekrachtlensvorming • Conclusie

Kosmische stringsBeschrijving • 1-dimensionaal • Snelheden zijn relativistisch • Ontstonden bij het begin van het universum

Kosmische stringsOntstaan • Hoge temperatuur • Natuurkrachten verenigd • String bijproduct verbreken symmetrie

Kosmische stringsVerdere ontwikkeling • Strings kunnen elkaar snijden • Vorming van lussen • Zelfdoorsnijding kan ook

Kosmische stringsVerdere ontwikkeling • Gravitationele radiatie • Lussen zenden meer radiatie uit • Hierdoor zijn rechte strings stabieler

Kosmische stringsVerder ontwikkeling • Willekeurige bewegingen van strings • Strings trekken met hun zwaartekracht deeltjes aan • Vermoedelijk reden achter structuur universum

Zwaartekrachtlenzen Werking • Een massa dient als lens en buigt licht af • Het soort beeld hangt af van de positie van de lens, bron en waarnemer

Zwaartekrachtlenzen Werking • De 2 situaties hiernaast zijn equivalent • Lichtstraal van de ene naar de andere kant sturen

Zwaartekrachtlenzen Werking • Licht heeft eindige snelheid • Raket beweegt in die tijd omhoog • Hierdoor legt licht een gekromde baan af • Vanwege equivalentie buigt licht ook onder zwaartekracht

Gravitationele lenzen Werking G: de gravitatieconstante c: de lichtsnelheid M: massa van het voorwerp dat het licht afbuigt R: straal tot punt waar de lichtstraal het lensvlak raakt Α: de hoek van afbuiging

ZwaartekrachtlenzenSoorten • Sterke lenswerking • Wanneer ze ongeveer op een lijn liggen • Meerdere keren hetzelfde object afgebeeld • Einsteinring als ze precies op een lijn liggen

ZwaartekrachtlenzenSoorten • Zwakke Lenswerking • Statistisch verschijnsel • Uitgaand van een homogene verdeling in het universum • Kringvormige centralisatie door zwakke lensvorming

ZwaartekrachtlenzenSoorten • Microlensvorming • Hoek alfa zeer klein zodat de meerdere afbeeldingen op elkaar vallen • Plotselinge toename van intensiteit

ZwaartekrachtlenzenSoorten • Intensiteitstoename eenmalig • Intensiteittoename symmetrisch • Toepassingen • Vinden van MACHO’s • Vinden van exoplaneten • Het waarnemen van verweggelegen quasars

Detectie van kosmische strings door zwaartekracht lensvorming • Hoek tussen beelden > halve hoek voorwerp aan hemel • Toename magnitude 100% • Geen spitse punt maar recht stuk in grafiek

Detectie van kosmische strings door zwaartekracht lensvorming • Duur vergroting: • T= DLθ/V= αDLDLS/(DsV) • Snelheid V=0,3C • DLS/Ds =0,5 voor een plat universum • DL = C/H0 voor roodverschuiving 1 • T=2,4*1010 (α/rad) jaar

Detectie van kosmische strings door zwaartekracht lensvorming • Optische diepte: • Stel N zichtbare strings met microlensing • Oppervlakte aan hemelbol is dan πθN • Optische diepte τ= αDLS/(Ds4) • τ= 0,12 (α/rad) • Kans op waarneming= τ/T=5*10-12*N/jaar

Conclusie • Er is weinig kans dat we met microlensing strings ontdekken • Factoren die betere kansen geven: • Het bestaan van grote lussen die ook voor goede microlensing zorgen • Het bestaan van superstrings die een groter gebied aan de hemel bedekken • Het bestaan van zeer heldere compacte objecten die als lichtbron kunnen dienen • Strings die op veel kortere afstanden staan

Vragen? Bronnen: • Microlensing by cosmic strings Konrad Kuijken, Xavier Siemens en Tanmay Vachaspati • http://www.amtp.cam.ac.uk/user/gr/public/cs_home.html • http://bustard.phys.nd.edu/GEST/aas2001jun_gnd_www.pdf • http://www.ast.cam.ac.uk/~ljw/ioa_new/Research/Grav_Lens/micro/link1.html • http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_lens • http://www.astro.uu.nl/~verbunt/popular/lens.pdf • http://dissertations.ub.rug.nl/FILES/faculties/science/2005/j.t.a.de.jong/samenvat.pdf

Kosmische strings ontdekken door microlensing