Urknall. Albert Einstein Allgemeine Relativitätstheorie (1915) Edwin Hubble: Universum expandiert...
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Transcript of Urknall. Albert Einstein Allgemeine Relativitätstheorie (1915) Edwin Hubble: Universum expandiert...
Urknall
Albert Einstein Allgemeine Relativitätstheorie
(1915)
Edwin Hubble:„Universum expandiert“
Heutiges Weltbild
Galaxien
Abb. 1: Spektrum des weißen Lichtes
Abb. 2: Spektrum von Helium
Abb 3: Spektrum von Kohlenstoff
Spektrallinien
Beobachtungen: Rotverschiebung bei ALLEN Galaxien
das Universum expandiert
Edwin Hubble:„Universum expandiert“
v= H0d
v - Radialgeschw.
H0- Hubble-Parameter
d - Entfernung der Gal.
Hubble-Gesetz
infrarote Aufnahme von Sternen u. Galaxien(ca 50 – 100 Lichtjahre entfernt)
2. November 2005
Licht von ersten Sternen im Universum(ca 13 Mrd Jahre alt)
2. November 2005
10-430
PLANCK- Ära
Zeit, sec
Temperatur: 1032 Kelvin
Dichte: 1092 g/cm³
Temperatur:
Dichte:
Singularität
10-430
PLANCK- Ära
Zeit, sec
Temperatur: 1032 Kelvin
Dichte: 1092 g/cm³
Temperatur:
Dichte:
Singularität
10-430
PLANCK- Ära
Zeit, secQuantenvakuum
Teilchen und Antiteilchen
10-430
PLANCK- Ära
Zeit, secQuantenvakuum
Teilchen und Antiteilchen
Casimir-Effekt(1948)
0
Zeit
Was war vorher?
primordiales Quantenvakuumprimordial: ursprünglich, am Anfang stehend
beliebig viele Dimensionen
spontane Symmetriebrechung
10 Dimensionen
Urknall
4 Dimensionen
(Quantenvakuumfluktuation)
10-430
Zeit, sec
10-36
Urkraft
Gravitation
GUT-Kraft
Starke Wechselwirkung(Kernkraft)
Schwache Wechselwirk.
10-12
Elektromag. Kraft
GUT = Grand Unified Theory
Entstehung von Kräften
3 Min0
Zeit
400.000 Jahre
H, 3He, 4He
P l a s m a
Materie: - ionisiert- ans Strahlungfeld gekoppelt
Entstehung von Elementen
Entkopplung der Strahlung
Gleich geht‘s weiter...
Boris Levin
Schwarze LöcherSchwarze LöcherSchwarze LöcherSchwarze Löcher
GliederungGliederung
• Einsteins Relativitätstheorie
• Der Tod eines Sterns
• Verschiedene Typen von schwarzen Löchern
• Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius)
• Wie kann man schwarze Löcher sehen?
• Raumkrümmung und die Zeit bei einem schwarzen Loch
• Einsteins Relativitätstheorie
• Der Tod eines Sterns
• Verschiedene Typen von schwarzen Löchern
• Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius)
• Wie kann man schwarze Löcher sehen?
• Raumkrümmung und die Zeit bei einem schwarzen Loch
Einsteins Relativitätstheorie Einsteins Relativitätstheorie
•Je schneller sich ein Körper bewegt, desto langsamer vergeht für ihn die Zeit
•Raum und Zeit kommen nicht getrennt vor, sondern zusammen als Raum-Zeit
Gravitation = Krümmung der Raumzeit
Raumzeit - Krümmung
Einsteins Relativitätstheorie Einsteins Relativitätstheorie
Beweis der Raumzeit-Krümmung durch Ablenkung von Lichtstrahlen bei der Sonne
Der Tod eines Sterns Der Tod eines Sterns
Weiße Zwergesehr klein, deshalb geringe Leuchtkraft trotz hoher Temperatur
•Masse: ähnlich der Masse unserer Sonne
•Dichte: 1 Tonne pro Kubikzentimeter
•Temperatur: ca. 25.000 °C
•Radius: ca. 20.000 km
•Stabil unter 1,4 Sonnenmassen:
Entartungsdruck Gravitationskraft
NeutronensterneElektronen und Protonen fusionieren beim
Gravitationskollaps zu Neutronen:
Stern ist stabil durch die sehr hohe Dichte des Kerns
•Masse: großer 1,4 und kleiner 3,2 Sonnenmassen
•Dichte: 1Mrd. Tonnen pro Kubikzentimeter
•Radius: ca. 10 km
(Stellare) Schwarze Löcher
Entstehen wie ein Neutronenstern, nur dass
der Stern nie aufhört zu kollabieren
•Masse: mehr als 3,2 Sonnenmassen
•Dicht: unendlich groß, da der Stern immer weiter zusammenfällt
•Radius: wenige Kilometer
Illustration:
Schwarzes Loch in einem Doppelsternsystem, durch die hohe Gravitation fließt Gas zum Schwarzen Loch
Typen von Schwarzen Löcher
1. Supermassive Schwarze Löcher
- im Zentrum von Galaxien
- Milliardenfache Masse unserer Sonne
- Größe unseres Sonnensystems
2. Stellare Schwarze Löcher
- Überrest eines toten Sterns
3. Winzige primordiale (urzeitliche) Schwarze Löcher
- Gewicht: einige Milliarden Tonnen
- Durchmesser kleiner als ein Atomkern
- verschlucken fast keine Materie
- existieren bisher nur in der Theorie
Supermassives Schwarzes Loch
Der Ereignishorizont
(Schwarzschild-Radius)Radius um ein Schwarzes Loch, an dem die
Fluchtgeschwindigkeit = der Lichtgeschwindigkeit ist.
Materie, die in diesem Radius gerät, müsste
schneller als Licht sein um zu entkommen.
Ein Schwarzes Loch hat keine feste
Oberfläche, nur diesen Schwarzschild-Radius
Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius)
Entweichgeschwindigkeit : v=√(2•G•M/r)
(v: Entweichgeschwindigkeit,
G: Gravitationskonstante, M: Masse, r: Radius)
•Sonnenradius: 700.000 km
•Entweichgeschwindigkeit an der
Sonnenoberfläche: 617 km/s
Schwarzschild-Radius: Rs=2•G•M/c²
•Schwarzschild-Radius der Sonne: 2,9 km
Wie kann man Schwarze Löcher sehen?
Anhaltspunkte durch in das Schwarze Loch fallende Objekte:
1. Sie gehen in eine Umlaufbahn um das Schwarze Loch2. Sie senden Licht und kurzwellige Strahlung aus3. Akkretionsscheiben
Wie kann man Schwarze Löcher sehen?
Das von einer Galaxie abgestrahlte Licht trifft auf das Schwarze Loch. Das Licht, das sehr nahe auf das Schwarze Loch trifft, wird „verschluckt“. Das restliche wird durch die Raumkrümmung verzerrt.
Die Raumkrümmung bei einem Schwarzem Loch
Da ein Schwarzes Loch eine unbegrenzt hohe Dichte hat, wird die Raumzeit so stark zugespitzt, dass sie „zerreißt“.
Dieses Loh der Raumzeit nennt man Singularität
Die Zeit bei einem Schwarzem Loch
In der Nähe großer Massen vergeht die Zeit langsamer
Hypothese der Zeitdilatation
1960: experimentell bestätigt
Da im Schwarzem Loch unendlich hohe Masse konzentriert ist, gibt es dort keine Zeit!
Quellenangaben:
Relativitätstheorie: •http://www.quarks.de/ „Die Relativitätstheorie - einfach erklärt“ •http://www.yourbestman.de/000/bnice/wurml/sl3.htm •http://lexikon.astronomie.info/Einstein/Einstein.html Der Tod eines Sterns: •http://www.bnv- bamberg.de/home/ba4616/gkastro/gkastro30.htm •http://members.aol.com/aunkelbach/schulcd/physik/ster ne.htm Weiße Zwerge: •http://www.br-online.de/wissen- bildung/thema/sonne/riesen.shtml •http://www.jgiesen.de/astro/stars/schwarzesLoch.htm •http://www.astro-web.de/vhs/sterne/wzwerge.html Neutronensterne: •http://www.jgiesen.de/astro/stars/schwarzesLoch.htmSchwarze Löcher: •http://www.quarks.de/relativ/05.htm •http://www.astro-web.de/vhs/sterne/schwarzloch.html •http://www.astris.de/astronomie/schwarze%20loecher/s chwarze_loecher.html •http://www.mpia-hd.mpg.de/suw/suw/SuW/BR- alpha/AC008-SchwarzeLoecher/AC008-356.html •http://www.zum.de/Faecher/A/Sa/STERNE/schw_loech er.htm •http://olsnsrv.cs.uni-magdeburg.de/OLSN/Schulen/OvG- Gym-MD/andib/tbrueck.htm •http://www.wissen.de/ Stichwort „Schwarzes Loch“ •http://www.yourbestman.de/000/bnice/wurml/sl.htm •Raumkrümmung: http://www.blue- cosmos.de/themen/gravitation/gravitation.html •http://www.myuniversum.de/Astronomie/Stellarastronom ie/Lebenszyklus/Schwarzes_Loch/schwarzes_loch.html