Seminar „Milchstraße“ Die Hubble Konstante

1. Seminar „Milchstraße“Die Hubble Konstante Vortragender: Alexander Storch

2. 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

3. 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

4. Gliederungspunkt: 1 Historische Einführung Das Hubble Diagramm von 1929 Quelle: http://www.astro.uni-bonn.de/~deboer/hubble/hubble.html

5. Gliederungspunkt: 1 Historische Einführung 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

6. Die Expansion des Universums Das Universum als expandierendes Gummiband

7. Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Das ERSU - Modell Expansion eines ebenen,zweidimensionalenUniversums. Quelle: http://astronomy.nmsu.edu/nicole/teaching/ASTR110/lectures/lecture28/slide01.html

8. Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Koordinaten und Mitbewegung

9. Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Expansion und Galaxien • Gravitativ gebundene Systeme (Galaxien, Galaxienhaufen,…) zeigen keine Expansion • Aufgemalte Kreise sind keine Galaxien! • „Befestigte“ Scheiben sind Galaxien! Quelle: http://www.einstein-online.info/en/images/elementary/expansion1.gif

10. Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Galaxienflucht Quelle: http://www.der-kosmos.de/pics/entfernteste_galaxie_gr.jpg

11. Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Was ist die Hubble Zahl? • 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

12. Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Definition der Hubble Zahl • 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!

13. 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

14. Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Gravitative Rotverschiebung Ursache: Einfluss sehr massiver Körper In der Regel zu vernachlässigen! Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Allgemeine_Relativit%C3%A4tstheorie

15. Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Doppler-Verschiebung Quelle: http://www.astro.uni-bonn.de/~deboer/eida/eida-plan.html

16. Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Doppler-Verschiebung (2) Es gelten die Formeln: • erklärt den Anteil der Rotverschiebung aus Eigenbewegung • beschreibt NICHT die Expansion des Universums

17. Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Expansionsrotverschiebung • 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

18. Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Expansionsrotverschiebung(2) 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

19. Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Näherung für nahe Objekte

20. 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

21. Gliederungspunkt: 4 Hubble Zeit, Hubble Länge und Hubble Sphäre Die Hubble Sphäre • Hubble Länge = c/H • Hubble Sphäre ist Kugel mit Radius der Hubble Länge • Hubble Sphäre entspricht dem beobachtbaren Universum Quelle: http://www.regenerating-universe.org/20)%20Regenerating_Universe_in_a%20_nutshell.htm

22. 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

23. 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.

24. Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit!