Kosmologi efter elektrosvagt
symmetribrott
Den teoretiska grunden för modern kosmologi –
Einsteins allmänna relativitetsteori
1907 inser Einstein att man kan lokalt göra
sig kvitt med gravitation genom att falla fritt,
och att man kan `artificiellt skapa gravitation’
genom acceleration = ekvivalensprincipen
→ gravitationsfält kan beskrivas som krökt
rumtidsgeometri som lokalt beskrivs med
Minkowskigeometri = kinematiskt ramverk
för geometrisk beskrivning av gravitation
istället för med krafter: Rumtidens krökning
beskriver hur föremål påverkas av
gravitation.
1915: Dynamisk lag för hur materia/energi
skapar gravitation, d.v.s. rumtidsgeometrins
krökning, G = T. = Allmän relativitetsteori.
Grunden för all strukturbildning i universum –
universums expansion
Hubble 1929: Universums rumtidsstrukturär plastisk; universum expanderar!
v = H₀·d, H₀ = Hubbles konstant.
Den kosmologiska
Kopernikanska
principen:
På tillräckligt stora
skalor antas (det
observerbara)
universum vara
rumshomogent och
isotropt (lika överallt
och i alla riktningar).
Hubbles upptäckt av galaxers
rödskift skall inte tolkas som ett
Dopplershift utan som en
konsekvens av rummets
expansion.
Rummet expanderar i huvudsak
i “tomrummet” mellan
galaxhoparna – detta är en
konsekvens av den totala
materien inverkan på
universums globala geometri.
Lokalt bestäms längdskalor av
t.ex lokala massansamlingar och
icke-gravitationella krafter. Detta
tillåter en jämförelse med den
globala längdskalan, som för
närvarande ökar.
Gå bak i tiden → universum kontraherar → universums temperatur ökar.
Strukturbildning via lokal fysik i det tidiga universum
Under universums första
minuter tillät och möjliggjorde
universums temperatur
nukleosyntes (kärnsyntes) av
atomkärnorna till de lätta
grundämnen: helium + spår av
litium och beryllium.
Universum vid ca 380.000 års ålder:
Temperaturen blir tillräckligt låg för att tillåta att elektronerna binds till väte
och heliumkärnorna vilket resulterar i de första atomerna.
Detektion av den kosmiska (mikrovågs-) bakgrundssrålningen (det nu
rödskiftade ljus som blev kvar då de första atomerna blev till då universum var
380.000 år gammalt) 1964 av Arno Penzias och Robert Wilson: Nobelpris 1978.
Den blåa regionen representerar kallare
(mindre energirika) rödskiftade fotoner
och den varmare röda regionen
representerar mer energirika varma
blåskiftade fotoner.
Storskalig (gravitationell) strukturbildning
WMAP (Wilkinson
Microwave Anisotropy
Probe) – uppskickad
2001.
Små variationer i
temperatur svarar mot
variationer i materietäthet
vid bortkopplingen (antas
oftast idag vara en följd av
att kvantfluktuationer
blivit makroskopiskt stora
p.g.a. en tidig s.k.
inflationsepok). Dessa
täthetsfluktuationer ger
senare upphov till
filament, hopar av galaxer,
galaxer.
Omega_0=rho_0/rho_c
rho_c = 3H_0^2/8πG
Planck (och Herschel) sändes upp
den 14:e maj 2009. Detaljstudie
av den kosmiska
bakgrundsstrålningen.
Mörk materia och mörk energi
Mörk materia och mörk energi borde heta osynlig materia och energi eftersom dessa
materie/energiformer varken absorberar eller sänder ut ljus. Däremot ger de upphov
till och påverkas av gravitation (den enda kraften de påverkar och påverkas av?
På tillräckligt stora skalor tycks universum vara rumshomogent och isotropt.
Komposit infraröd bild över hela stjärnhimlen med en kartläggning av 1,6
miljoner galaxer (Vintergatan skapar det blåa bandet).
62559 galaxer
Observationellt stöd för Bottom-Up galaxformation (tätaste gasen bildar
stjärnor; regioner av stjärnformation strömmar efter filament som möts
och bildar galaxer, sedan hopar av galaxer och därefter superhopar av
galaxer).
En galaxbyggsten vid
z=10.
Dussintals små galaxer slås ihop till en stor drygt tre miljarder år
efter Big Bang.
Arp 274 = NGC 5679: Kolliderande galaxer.
NGC2623: Kolliderande galaxer.
Typ I a supernovor:
Standardljus(?) som
tillåter avståndsmätningar
på enorma avstånd – en
huvudkälla för påståendet
att universum expanderar
allt snabbare – universum
accelererar. Detta leder i
sin tur till en dynamisk
förklaring i termer av
mörk energi – materia
med negativt tryck som
antas finnas i samma
mängd överallt. Mörk
energi – materia med
negativt tryck! Om man
blåste upp en uppblåst
ballong ytterligare med
mörk energi så skulle
ballongen kollapsa ihop
allt mer – trots att dess
materie/energi innehåll
ökar!
