Soczewki grawitacyjne narzędziem Kosmologii

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Soczewki grawitacyjne narzędziem Kosmologii"

Marta Kania
8 lat temu
Przeglądów:

1 Zjazd P.T.A. Kraków Sesja Kosmologiczna Soczewki grawitacyjne narzędziem Kosmologii Marek Biesiada Zakład Astrofizyki i Kosmologii Instytut Fizyki Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach

2 Filary współczesnej kosmologii Nukleosynteza CMBR LSS Ωm = 0.29 ± 0.04 Soczewkowanie grawitacyjne SN Ia na dużych redshiftach Ωb = 0.042

3 Problem ciemnej materii we Wszechświecie Pionierzy Oort 1923 Zwicky 1925 Płaskie krzywe rotacji galaktyk emisja X gromad Soczewkowanie grawitacyjne przez gromady (gigantyczne łuki)

4 Soczewkowanie grawitacyjne jedno z podstawowych przewidywań OTW (Einstein 1916) ugięcie światła o 1.7 przy brzegu tarczy Słońca (zmierzone w 1919!) Eddington idea wielokrotnych obrazów; Einstein 1935 kosmologiczny kontekst Zwicky 1937 (!) nowa historia - Refsdal 1964 pomiary H0 z soczewkowania Walsh, Carswell & Weynmann 1979 QSO A,B Paczyński 1986 mikrosoczewkowanie Lynds & Petrosian 1986; Soucail, Fort, Mellier olbrzymie łuki w gromadach galaktyk

5 Soczewkowanie grawitacyjne Formalizm promieni świetlnych Formalizm frontów falowych (zasada Fermata) Człon geometryczny gradient D Równanie soczewki: nieliniowe! efekt Shapiro

6 Efekt soczewkowania grawitacyjnego Dwa reżimy soczewkowania: Silne: wielokrotne obrazy różnice w czasie propagacji dla różnych obrazów metoda wyznaczania H0 mikrosoczewkowanie (w Galaktyce OGLE, MACHO,EROS w innych galaktykach - zmiennoś ) słabe: deformacja obrazów Promień Einsteina (wyznaczony przez masę!) - zadaje charakterystyczną skalę kątową zjawiska θe= 4GM DLS c 2 DL DS Soczewka punktowa

7 Kosmologiczne zastosowanie soczewek grawitacyjnych: wyznaczanie (rozkładu) masy na dużych skalach SDSS na małych skalach

8 Zastosowanie soczewek grawitacyjnych do badania modelu kosmologicznego Wyznaczanie stałej Hubble a Wcześniej: statystyki silnego soczewkowania Jedne z pierwszych silnych sugestii na rzecz modelu ΛCDM

9 SNe Ia Ciemna energia - znaczenie komplementarnych testów CMB(WMAP) LSS Model CDM

10 4 klasy modeli kosmologicznych wyjaśniających przyspieszającą ekspansję Wszechświata Stała kosmologiczna Λ p =- Kwintesencja (dynamiczne) pole skalarne Gaz Czapłygina Parametryzacja Lindera-Polarskiego Modele wszechświatów branowych Inne idee: Efekt niejednorodności rozkładu materii (uśrednianie) Efekt nietrywialnej topologii Wszechświata

11 Idea Dynamika gwiazd (spektroskopia) Soczewkowanie grawitacyjne Dyspersja prędkości spektroskopia 2 θe σ v DLS = 4π c DS Z pomiarów pozycji kątowych obrazów 1 i 2 Określone przez model kosmologiczny

Biesiada 2006 Kwintesencja w < -0.67 Dynamiczne pole skalarne w(z) = w0 + w1 z w0 > -0.1 w1 < -1.

12 Biesiada 2006 Kwintesencja w < Dynamiczne pole skalarne w(z) = w0 + w1 z w0 > -0.1 w1 < -1.2 Układ soczewkujący HST w paśmie V zl=0.809 zs=3.4 E= model soczewki SIE Gaz Czapłygina preferowane modele z A0 1 Tzn. równoważne CDM Wszechświaty branowe

13 Zalety : metoda nie zależy od wartości stałej Hubble a nie jest czuła na efekty ewolucyjne, efekty selekcji oraz na ekstynkcję Grant N N Silne soczewki grawitacyjne w roli testu modeli ciemnej energii we Wszechświecie Marek Biesiada Aleksandra Piórkowska Beata Malec

14 Próbka soczewek Kompilacja z przeglądów SLACS oraz LSD Profil gęstości masy dla galaktyk wczesnych typów E/SO (z = ) Model soczewki SIS (SIE) jest wiarygodny

15 Wyniki (wstępne) prezentowane na Cosmo09 CERN Modele z ewoluującym równaniem stanu preferowane Linder-Polarski

16 Który model jest najlepszy? Ten któremu największe wsparcie dają obserwacje. Selekcja modeli oparta na teorii informacji Punkt wyjścia: Informacja Kullback a Leibler a AIC (Kryterium Informacyjne Akaike) Także, BIC i metody Bayesowskie AIC = 2 log(l(ϑ y )) + 2 K

17 1. Różnice Akaike 2. Funkcja wiarygodności modelu i = AICi AICmin 3. Wagi Akaike w unormowane wiarygodności Modele z ewoluującym równaniem stanu Bayesowskie Kryterium Informacyjne Schwartza preferowane

18 Konkluzje : soczewki grawitacyjne stają się ważnym narzędziem kosmologii w kontekście: ciemnej materii badanie drobnoskalowej struktury ciemnej materii w galaktykach ciemnej energii alternatywne ograniczenia na efektywne kosmologiczne równanie stanu a może nawet dla fizyki fundamentalej

Podobne dokumenty

Soczewki Grawitacyjne

Klub Dyskusyjny Fizyków 26 września 2013 Soczewki Grawitacyjne Marek Biesiada Zakład Astrofizyki i Kosmologii Instytut Fizyki Uniwersytetu Śląskiego Katowice Soczewki grawitacyjne Istota zjawiska Optyka