IAAAInha Amateur Astronomical Association

Cosmology

인하대학교 별지기 4기연세대학교 천문우주학과

김명진

2006 년 2 학기 별지기 세미나 2006. 11. 15

IAAAInha Amateur Astronomical Association

Contents

• Historical Background• 2006 Novel Prize• CMB?!• A map of the Universe

2006 년 2 학기 별지기 세미나 2006. 11. 15

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Historical Background

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현대 우주론의 태동• 아인슈타인의 상대성 이론

+ 허블의 우주의 팽창 관측 = 현대 우주론의 탄생

• 빅뱅 ( 대폭발 ) 우주론 + 급팽창 이론 + 양자역학적 우주 기원론 = 현대 우주론2006 년 2 학기 별지기 세미나 2006. 11. 15

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Edwin Hubble

• 윌슨산 100 인치 망원경 사용 • 안드로메다 은하까지의 거리 결정 -

-> 섬우주• 우주의 팽창을 관측적으로 증명

( 외부은하의 적색이동 이용 )• 허블의 은하분류법

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안드로메다 은하까지의 거리

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2006 Novel Prize

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“for their discovery of the blackbody form and anisotropy of the cosmic microwave background radiation”

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Before the Discovery

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The Discovery

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Why send telescopes into space?

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Where does CMB come from?

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CMB Anisotropy from COBE

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CMB Power Spectrum

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Fourier Transform(Quick Introduction)

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Fourier Transform(Quick Introduction)

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Statistical Description of Anisotropies

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• In late 1960s, P. J. E. Peebles realized that the early universe would have contained sound waves

• When radiation was still trapped by matter, the tightly coupled system of photons, electrons and protons behaved as a single gas

• Then a small disturbance in gas density would have propagated as a sound wave

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• Because inflation produced the density disturbances all at once in essentially the first moment of creation, the phase of all the sound waves were synchronized

• The sound waves in the early universe was oscillating in time instead of space

• In this analogy the length of the pipe represent the finite duration when sound waves traveled through the primordial plasma

• Overtones add richness to the sound i.e. cause small scale fluctuations

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CMB Power Spectrum

• The greatest variations at about one degree (l = 220)

• This peak is evidence of the fundamental wave

• The subsequent peaks represent the temperature variations caused by the overtones

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Analogous to Sound Waves

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CMB Power Spectrum• The greatest variations at about one degree (l = 220)

• This peak is evidence of the fundamental wave

• The subsequent peaks represent the temperature variations caused by the overtones

• The series of peaks strongly supports the theory that inflation triggered all the sound waves at the same time

• Sharp drop-off after third peak sound waves with short wavelengths dissipate

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• Baryons and Dark matter in the early universe

• Both of them supply mass to the primordial gas and enhance the gravitational pull, but only ordinary matter undergoes the sonic compressions and rarefactions

• At first overtone, gravity is attempting to compress the plasma while gas pressure is trying to expand it.

• This effect explains why the second peak is lower than the first

• By measuring the ratios of the heights of the first three peaks, the density of cold dark matter has been determined

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Cosmic Microwave Background Radiation

• CMB is the remnant heat left over from the Big Bang• Evidence for that early universe was smaller, denser

and hotter than present• Now it is observed as 2.7°K microwave radiation• The temperature is almost uniform over the full sky

and it is a sign that it comes from a simpler past• But it has fluctuations in the 10-5 level which is called

‘CMB anisotropy’• CMB anisotropy holds the key to understanding the

origin of structure in the universe : how the primordial plasma evolved into galaxies, stars and planets

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A map of the Universe

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Millennium Simulation

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Millennium Simulation

A 3-dimensional visualization of the Millennium Simulation. The movie shows a journey through the simulated universe. On the way, we visit a rich cluster of galaxies and fly around it. During the two minutes of the movie, we travel a distance for which light would need more than 2.4 billion years.

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A map of the Universe

Thank youfor listening!!!

Any questions are invited also E-mail ^^

(skarma@galaxy.yonsei.ac.kr)

1999. 4.24 경주 첨성대 – photo by 井

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