Reise durch das Universum
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Reise durch das Universum © NASA © NASA 1 © NASA © NASA 2 © NASA © NASA 3 10 5 m = 100 km © NASA © NASA 10 7 m = 10.000 km 4 Jules Vernes, 1867 „Reise um den Mond“ Jules Vernes glaubte, dass nur an einem bestimmten Punkt zwischen Erde und Mond Schwerelosigkeit herrschen würde. Dabei war seit Newton die Trägheitskraft wohl bekannt. Er hätte also um die Schwerelosigkeit auf dem ganzen Flug zum Mond wissen müssen. Abb. aus Jules Verne . Autour de la lune. illustrierte Ausgabe1872 136 Jahre später © DLR 5 Warum ist man im All schwerelos? Gravitationskraft Zentrifugalkraft © NASA/ Grafik: U.Walter Warum ist man auch beim Flug zum Mond schwerelos? ? Gravitationskraft Trägheitskraft Erde und Mond vom Mars Express, 2003 © ESA 6 10 8 m = 100.000 km © NASA © Grete Schmedes © Rainer Brückner / pixelio.de Einschlagskrater Tycho 7 © Grete Schmedes © NASA Waren wir auf dem Mond? 8 Erde und Mond vom Mars Express, 2003 © ESA © NASA Mars 9 Erde bei Dämmerung vom Mars Rover Spirit, Mai 2003 © NASA © NASA/APOD Jupiter 10 Strecke, die das Licht in 10 Sekunden fliegt You are here Voyager © NASA © NASA © NASA/Goddard 10 10 m = 10 Million km Saturn 11 © NASA Neptun Blick vom entferntesten Planeten Sedna auf unser Sonnensystem Strecke, die das Licht in 10 Stunden fliegt © NASA/ESA 10 13 m = 10 Milliarden km 12 Strecke, die das Licht in einem Monat fliegt Sonnensystem 1 Stern 10 15 m = 1.000 Milliarden km Strecke, die das Licht in 10 Jahren fliegt © S. Letschnik 5 Sterne 10 17 m = 100.000 Millarden km = 10 LJ 13 Strecke, die das Licht in 100.000 Jahren fliegt Unsere Milchstraße: 10 11 Sterne © NASA 100.000 Lichtjahre = 10 21 m You are here © NASA/ESA 10 11 Sterne = 1 Galaxie 10 21 m = 100.000 LJ 14 © NASA Sagitarius A = Schwarzes Loch mit 4.3 ± 0.4 Millionen Sonnenmassen © ESO/MPE 15 © NASA © NASA Schwarzes Loch © NASA 16 Elektronen werden mit fast Lichtgeschwindigkeit auf diesem Strahl 5000 Lichtjahre ins All geschleudert Das bisher größte bekannte Schwarze Loch existiert in der Galaxie M87 mit 3 Milliarden Sonnenmassen © NASA and the Hubble Heritage Team STScI/AURA Schwarze Löcher Ereignishorizont © NASA 17 Supernova Explosion © NASA Wurmlöcher Schwarzes Loch verschlingt Materie Weißes Loch speit Materie aus 18 © Sternwarte Feuerstein e.V. / Werner Stupka (Hintergrund)/ Grafik: S. Letschnik Einstein-Rosen-Brücken © S. Letschnik Eine Einstein Rosen-Brücke ist ein Wurmloch, welches zwei ferne Regionen miteinander verbindet Bevor ein Raumschiff hindurchgelangen könnte, verjüngt sich das Wurmloch, reißt ab und bildet zwei getrennte Singularitäten 19 © Sternwarte Feuerstein e.V. / Werner Stupka S.Letschnik Negative Energie entspricht abstoßender Gravitation und verhindert so (Hintergrund)/Grafik: den Wurmloch-Zusammenbruch. Die Quantentheorie schränkt die Größe und Dauer negativer Energie von der Größe stark ein. Um einen Schlund mit Durchmesser 2 m zu erzeugen, ist ein negatives Energieband von nur 10-21 m (100 Milliarstel eines Atomdurchmessers) notwendig mit einem Betrag, der der in einem Jahr erzeugten Energie von 10 Milliarden Sternen gleichkommt. Die Quantentheorie lässt zwar Pulse negativer Energie zu, aber nur unter drei Bedingungen: Erstens: Je länger der Puls dauert, desto schwächer muss er sein (a,b). Zweitens Ihm muss ein Puls positiver Energie folgen, dessen Größe die des negativen Vorläufers überbieten muss.(a,b) Drittens: Je länger das Zeitintervall zwischen den beiden Pulsen ist, desto größer muss der positive Puls sein; dieser Zusammenhang heißt Quantenzins (c). © J. Letschnik 20 Warp Drive Funktionsprinzip einer Warpblase: An der Vorderseite der Blase wird die Raumzeit kontrahiert und dadurch der Abstand zum Zielort verringert. An der Hinterseite wird das Raumzeit-Gefüge wieder gedehnt, wo-durch sich die Entfernung zum Startort sich erhöht (Pfeile). Das Raumschiff ruht relativ zu seiner unmittelbaren Umgebung und befindet sich immer im freien Fall. Die Astronauten erleben also keine Beschleunigung. An der Seite der Blase ist negative Energie erforderlich. Da keinerlei kausale Beziehung zwischen Blaseninnerem und Blasenäußerem besteht, kann das Raumschiff die Blase nicht steuern . Für eine Blase mit 100 m Durchmesser sind 1065 g = 1032 Sterne = 1020 Galaxien = 109 Universen negativer Masse notwendig. Die Blase selbst darf nur etwa 1/100 der Planck Länge = 10-35 cm = 10-27 eines Atoms dick sein. © S. Letschnik Warp Drive Raum hinter dem Raumschiff ist gespreizt. An den Rändern würde die Krümmung des Raumes (= Gezeitenkräfte) das Raumschiff verreißen. © S. Letschnik Raum vor dem Raumschiff ist komprimiert. 21 103 Galaxien = 1014 Sterne 1023 m = 10 Millionen LJ Schwammartige Strukturen, 200 Millionen Lichtjahre Durchmesser © MPA/Millennium Simulation Project 105 Galaxien = 1016 Sterne 1024 m = 100 Millionen LJ 22 Unser Universum © NASA/Sloan Digital Sky Survey 1011 Galaxien = 1022 Sterne 1027 m = 100 Milliarden LJ 23
