Wszechświat: spis inwentarza. Typy obiektów Rozmieszczenie w przestrzeni Symetrie

Transkrypt

1 Wszechświat: spis inwentarza Typy obiektów Rozmieszczenie w przestrzeni Symetrie

2 Curtis i Shapley 1920 Heber D. Curtis Mgławice spiralne są układami gwiazd równoważnymi Drodze Mlecznej Mgławice spiralne należą do Galaktyki Harlow Shapley

3 Hubble 1924 Cefeidy w Wielkiej Mgławicy Andromedy: odległość do M31 jest większa niż [nawet przypisywane jej przez Shapleya] rozmiary Galaktyki. =>Wszechświat wyspowy: Materia rozproszona I gwiazdy skupiają się w galaktykach. Gwiazdy mogą powstawać tylko w takich obszarach podwyższonej gęstości. Edwin Hubble

4 Prawo Hubble'a Prawo Hubble'a jest dobrym przybliżeniem dla 3000km/s <v<30000km/s. {większe z} ==> {większe d} zawsze poprawne

5 NGC 224 / M31(Sb) - Andromeda

6 Grupa Lokalna Galaktyki Grupy Lokalnej zmieściłyby się w kuli o D=5 mln. l. św.

7 Gromada galaktyk (Coma) Gromady galaktyk zawierają setki obiektów Nie zawsze łatwo rozpoznać gromadę patrząc na rozkład galaktyk bardziej niezawodne okazują się komputery Gromady mają rozmiary kilku mln l.św. Nie wszystkie galaktyki należą do gromad; prawie wszystkie wchodzą w skład grup galaktyk

8 MS (duże pole widzenia)

9 MS (obszar centralny)

10 Abell 370

11 CL (centrum)

12 Mapa rozkładu masy Mapa obejmuje Supergromadę Lokalną

13 Katalog prędkości galaktyk CfA Ta mapa wycinka przestrzeni e sięga odległości ok. 0,6 mld. l.św.

14 Katalog prędkości galaktyk CfA - cd Ta mapa przedstawia obszar,,grubszy. Tutaj dodano jeszcze obiekty z sąsiednich warstw.

15

16 (2dF,,widzi galaktyki do 2 mld l.św.)

17 Przegląd 2dF: rozmieszczenie QSO Kwazary widać nawet w odległości >10 mld. l. św. Występują tam i galaktyki, ale tylko niektóre obserwujemy.

18 Rozkład przestrzenny galaktyk Wyraźne grupowanie Struktury do 100 mln lat św. Wyraźnie większe prawdopodobieństwo znalezienia sąsiada galaktyki w promieniu <20 mln lat św.,,statystyczna jednorodność''

19 Hubble Deep Field (fragm.) Efekt długiej ekspozycji Teleskopu Kosmicznego

20

21 Charlier (1922): rozkład mgławic na niebie

22 Galaktyki IRAS

23 Galaktyki IRAS - cd Powyżej obiekty o prędkościach km/s < V < km/s

24 Jasne radioźródła półkuli północnej Ta mapa części północnego nieba uwzględnia położenia ponad dostatecznie jasnych źródeł radiowych.

25 Błyski gamma: rozkład na niebie

26 Mikrofalowe promieniowanie tła: widmo 2.73K Rezultaty pomiarów natężenia promieniowania w różnych częstościach dokonanych przez satelitę COBE w pierwszym roku pomiarów.

27 COBE -MAP MAP (WMAP) (Wilkinson) Microwave Anisotropy Probe ma wielokrotnie wyższą czułość i zdolność rozdzielczą w porównaniu z satelitą COBE (Cosmic Background Explorer) Różnice temperatury w różnych kierunkach są bardzo małe (<1/10000)

28 Planck Mapy nieba w 4 (spośród 9) częstości. Wpływ obiektów pierwszego planu silnie zależy od częstości i to pozwala je w dużej mierze wyeliminować. [Ade i in arxiv: ]

29 Planck Mapa mikrofalowego nieba misji Planck ( ). W pasie Drogi Mlecznej 3% mapy zastąpione przez symulację. [Ade i in arxiv: ]

30 Wszechświat: Izotropowy Jednorodny Rozszerza się Wypełniony promieniowaniem 2.73 K We wszystkich znanych obłokach >23% masy stanowi hel

31 Model newtonowski Cząstka próbna o masie m (,,galaktyka'') pozostaje na powierzchni ekspandującej kuli o masie M. Jednokrotne całkowanie równania ruchu wprowadza stałą (E), która jest energią cząstki w polu grawitacyjnym kuli. Charakter rozwiązania zależy od znaku E. Określa ono nie tylko ruch,,galaktyki'', ale też opisuje ewolucję rozmiarów kuli.

32 Model newtonowski Przykłady zależności charakterystycznej długości od czasu.

33 Model newtonowski Stała całkowania (E) może być wyznaczona z warunków początkowych, które odpowiadają,,dzisiejszej'' fazie ewolucji. Pojawia się charakterystyczna,,,krytyczna'' gęstość Wszechświata. Jeśli rzeczywista gęstość średnia materii byłaby wyższa od krytycznej, w przyszłości należałoby oczekiwać zastąpienia ekspansji kurczeniem się.

34 Model newtonowski Rozważamy dowolną cząstkę, która dociera do kolejnych, wzajemnie oddalających się od siebie zgodnie z prawem Hubble'a obserwatorów. Pęd jest wyznaczany przez kolejnych, bliskich siebie obserwatorów więc ich względne prędkości V<<c, co pozwala uprościć transformacje Lorentza. Zastosowanie do fotonów pozwala otrzymać związek pomiędzy czynnikiem przesunięcia ku czerwieni a zmianami charakterystycznej odległości we Wszechświecie. Znajomość R(t) pozwala (na ogół poprzez równania przestępne) określić czas emisji fotonu o danym przesunięciu ku czerwieni z.