Einführung in die Astronomie 1
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Einführung in die Astronomie 1 Von der Sonne zum Rand des Universums Michel Breger, Ernst Dorfi Institut für Astronomie 1180 Wien 1 Inhalt der Vorlesung, WS05 1. Einleitung 2. Astronomische Instrumente 3. Koordinatensysteme, Zeit, Kalender 4. Unser Planetensystem 5. Finsternisse 6. Exoplaneten 7. Strahlung und Photometrie 8. Spektroskopie 9. Hertzsprung-RussellDiagramm 10. Strahlungsquellen 11. Doppelsterne 12. Veränderliche Sterne 13. Aufbau und Entwicklung der Sterne 14. Endstadien der Sterne 15. Stellare Aktivität 16. Interstellares Medium 1. Prüfung: Mittwoch, den 30. November 2005 2. Prüfung: Mittwoch, den 25. Jänner 2006. 1. Einleitung Folie 2 I.1 Entfernungen Astronomische Einheit (Astronomical Unit) Mittlerer Abstand zwischen SonneErde Lichtjahr Entfernung, die das Licht in einem Jahr 1Lj = 9.46 · 1012 km zurücklegt Parsec Erdbahn (1 AU) 1 pc = 3.09 · 1013 km unter einem Winkel = 3,26 Lj = 206264 AU von 1” gesehen 1 AU = 1.496 · 108 km Folie 3 1. Einleitung Unser Stern, die Sonne Masse: M = 1,989 ·1030 kg Radius: R = 696 000 km Leuchtkraft: L = 3,86 · 1026 Watt Oberflächentemperatur: Teff = 5700 K Abstand (von Erde): 1. Einleitung (Anf.Jänner) dMIN = 147,1 · 106 km (Anf.Juli) dMAX = 152,1 · 106 km Winkelgröße: a = 31’28” bis 32’32” Scheinbare Helligkeit: mv= -26m,7 Absolute Helligkeit: Mv= 4m,87 Folie 4 I.2 Die 9 Planeten um unsere Sonne Folie 5 1. Einleitung Was sind …?!? Sterne: Selbstleuchtende Gaskugel. EnergieErzeugung meist durch Wasserstoffbrennen. Planeten: nichtselbstleuchtende Himmelskörper, gravitativ an Sterne gebunden, nicht kleiner als Pluto. Planetoiden: Meist felsige Kleinkörper mit unterschiedlichem Gehalt an schweren Elementen. Durchmesser von 1.000 km bis unter 1 km. Kometen: 5-20 km großer Kerne aus Gesteinsbrocken, Staub und gefrorenen Gasen(H2O, CH4, NH3, …) mit bis zu 100.000 km großer Gashülle. 1. Einleitung Folie 6 I.3 Exoplanet um HD 209 458 Brown et al. 2001 1. Einleitung • HST-Beobachtungen erlauben präzise Transitphotometrie, 4 Durchgänge beobachtet • Stern: G0V (Sonne: G2V), d=47pc • Stern mit R* = 1.146 ± 0.050 R • Planet mit Rp=1.347 ± 0.060 RJ • P = 3.524 Tage, a = 0.0468 AU • Inklination: i = 86.68°± 0.14° • Keine Ringe oder Monde größer als 1.8 Erdmassen entdeckt • Möglichkeit erdähnliche Planeten zu entdecken Folie 7 Stern- und Planetenentstehung • Sterne entstehen durch einen Gravitationskollaps aus interstellaren Wolken • Planeten entstehen in protostellaren Akkretionsscheiben, kein direkter Kollaps aus dem interstellaren Medium • Viele Details nach wie vor ungeklärt • Verbesserung und Verbreiterung der Beobachtungsdaten notwendig • Diversität der Planeten (Masse, Entfernung zum Zentralstern, Exzentrizität, chem. Zusammensetzung, etc.) deutet auf Wechselspiel zahlreicher Prozesse 1. Einleitung Folie 8 I.4 Sternentwicklung: Übersicht • Planetenentwicklung sehr eng an Sternentwicklung gekoppelt • Sterne entwickeln sich durch thermonukleares Brennen • Änderung der chemischen Zusammensetzung • Nukleare Zeitskala: τnuc ∼10-4 Mc2 / L, typische Zeiten liegen im Bereich von Milliarden Jahren • Sonnenähnliche Sterne (um 1M ) werden zu ausgedehnten Roten Riesen • Zahlreiche thermische und mechanische Instabilitäten Folie 9 1. Einleitung Sternentwicklung im HRD • Sterne (außer WZ) decken ihre Leuchtkraft durch thermonukleare Reaktionen, Fusion schwerer Elemente • Änderung der chemischen Zusammensetzung in den Brennzonen, Nukleosynthese, r-,s- und p-Prozesse • Mischprozesse (Konvektion, Rotation) bringen schwere Elemente an die Oberfläche • Massenverlust (stetig oder explosiv) bringt nuklear prozessiertes Material ins ISM • Chemische Entwicklung des ISM nach Gautschy (2001) 1. Einleitung Folie 10 I.5 Stellare Nukleosynthese: Zusammenfassung Folie 11 1. Einleitung Junge Sternhaufen ESO/VLT: NGC1850 in LMC 1. Einleitung • Sternentstehung massearmer Sterne, sog. T-Assoziationen (T Tauri-Sterne), Vorhauptreihen-Objekte, Wechselwirkung mit ISM, HerbigHaro-Objekte, Jets, … • Offene Sternhaufen, lose gebunden, lösen sich auf, Gasreste und Staub vorhanden • Offene Sternhaufen: Ø≈1…20pc, t<109Jahre • Beispiele (Milchstraße): Hyaden (8•108Jahre), Pleiaden 6•107Jahre), h und χ Persei (106Jahre), … • Beispiel: NGC1850, 40 bzw. 4•106 Jahre, junger Kugelhaufen, keine galaktische Entsprechung, SNinduzierte Sternentstehung von massearmen Sternen Folie 12 I.6 Interstellares Medium • Komponenten: Sterne, Planeten, Gas, Staub, Strahlungs- und Magnetfelder, hochenergetische Teilchen, Strömungen • Alle Energiedichten vergleichbar, zahlreiche, dynamische Wechselwirkungen, violent ISM • Gas in mehreren Phasen im Druckgleichgewicht: kalt ↔ warm ↔ heiß • ISM wesentlich durch Sternentstehungsrate bzw. Supernova-Rate kontrolliert • Chemische Entwicklung einer Galaxie durch Anreicherung mit schweren Elementen aus den Endstadien der Sternentwicklung Folie 13 1. Einleitung Materiekreislauf Alte Sterne Junge Sterne Weißer Zwerg PN Neutronenstern SNR Schwarzes Loch 1. Einleitung ISM, Wolken Folie 14 I.7 Supernovae als Standard-Kerzen • • • • HST: SN1994D in S0-Galaxie NGC 4526 • • Supernovae vom Typ Ia: Akkretion von Wasserstoff auf einen Weißen Zwerg Form und Abfall der Lichtkurven auch theoretisch gut reproduzierbar Problem: SNe im frühen Universum könnten etwas andere Leuchtkräfte haben Zahlreiche empirische Korrelationen zwischen Form der Lichtkurve und maximaler Helligkeit Großangelegte Überwachungsprogramme, heute mehr als 1 SN/Tag beobachtet SN-Rate in unserer Milchstraße: etwa 3 SNe/Jahrhundert Folie 15 1. Einleitung Galaktische Spiralstruktur Perseus-Arm Sagittarius-Carina-Arm Scutum-Crux-Arm Norma-Arm • Position des Sonnensystems innerhalb der Galaxie: R0 = 8.5 kpc, z0 = 15 pc • Spiralstruktur aus Hα- und HI-Messungen, Position junger Sterne, HII-Regionen • 3 innere Arme,1 äußerer Arm gefunden • Anstellwinkel der Arme zwischen 10° und 15° • Milchstraße wahrscheinlich eine SAB(s)bc-Galaxie nach Georgelin & Georgelin 1975 1. Einleitung Folie 16 I.8 Sternhaufen-Vergleich: Offene Haufen - Kugelhaufen M7 Kugelhaufen Offener Haufen Zentrale Dichte ρ0 8·103 M pc-3 102 M pc-3 Kernradius rc 1.5 pc 1 pc Medianradius rh 10 pc 2 pc Gezeitenradius rt 50 pc 10 pc 7 km/s 1 km/s M/L-Verhältnis in M /L 2 1 Masse 6·105 M 250 M Geschwindigkeitsdispersion σ0 HST: NGC 6093 Folie 17 1. Einleitung Galaktische Verteilung von Kugelsternaufen mit d < 20 kpc Konzentration zum galaktischen Zentrum 1. Einleitung Folie 18 I.9 Dynamische Reibung • Gravitative Wechselwirkung: Fokussierung der Sternbahnen hinter dem Objekt • Abbremsung der Bewegung führt zur Verschmelzung der Objekte, sog. merging • Effekte beim Queren der galaktischen Scheibe besonders ausgeprägt • Galaktischer Bulge zeigt verschiedene Sternpolulationen mit unterschiedlicher Metallizität ESO: Illustration Folie 19 1. Einleitung Heißes Gas im Halo • Beobachtungen von diffusem ionisierten Gas (DIG) geringer Dichte (0.08 cm-3) außerhalb der galak-tischen Scheibe, sog. Reynolds-layer, Ausdehnung einige kpc • Quelle der Ionisation(?): OB-Sterne, intergalaktisches Strahlungsfeld, Stoßwellen, Dissipation von Wellen CHANDRA/HST: NGC4631 1. Einleitung • Beispiel: NGC4631, edge-on Galaxie, diffuse Röntgen-Strahlung (blau-weiß), heißes Gas mit T=2 ...7•106K, stellare Strahlung auf die Scheibe beschränkt (rot-weiß) Folie 20 I.10 Topologie von Sgr A CHANDRA: 0.8pc Ausdehnung • Unmittelbare Umgebung des galaktischen Zentrums (Sgr A*) weist Vielzahl von Quellen auf • Thermische (Sgr A East) und nicht-thermische Strahlung (Sgr A West) in allen Wellenlängen • Einfall von Materie auf SL, Auswurf von durch SNExplosionen • Stoßwellen, energetische Teilchen, Magnetfelder und intensive Strahlungsfelder Folie 21 1. Einleitung Wechselwirkung: LMC + SMC + MS • Magellan'sche Wolken in einem gemeinsamen Orbit um die Milchstraße • Dynamische Reibung verkleinert Abstand, merging • Neben gravitativer Wechselwirkung: Gasströmung in Richtung der Milchstraße, sog. Magellan'scher Strom mit vG~ -200 km/s • Folge des letzten Durchgangs durch die galaktische Scheibe 1. Einleitung CISRO (1998): HI Folie 22 I.11 Andromeda: M 31= NGC 224 • • • • • • MPIfR (Beck et al.): Pol. Strahlung, 6cm Spiralgalaxie vom Typ Sb Entfernung: d = 670 kpc Negative Radialgeschwindigkeit: -270 km/s, d.h. merging mit der Milchstraße in etwa 5•109 Jahren, Bildung einer EGalaxie? Radius: 24 kpc Zahlreiche Begleiter: ZwergElliptische Galaxien, M32 = NGC221 und NGC205 Synchrotronstrahlung von relativistischen Elektronen zeigt ringförmiges Magnetfeld, r~10kpc Folie 23 1. Einleitung M 33: HI-Gas NRAO: M33, HI-Doppler • Atomarer Wasserstoff zeigt großräumige Rotation der Galaxie, Entfernung: d=840 kpc • 21cm-Bilder mit einer Auflösung bis 200pc, keine homogene Verteilung, zahlreihe HILöcher, komplexe Wechselwirkungen mit SNRs, stellaren Winden, etc. • Radialgeschwindigkeit von M33: -179km/s • Rotationsgeschwindigkeit: Δv=200km/s • Einfluss der Dunklen Materie deutlich, Rotationsbewegungen weit außerhalb des optischen Bildes, r~9.5kpc NRAO: M33, HI + Opt. 1. Einleitung Folie 24 I.12 Räumliche Verteilung der Lokalen Gruppe nach Grebel 2000 Folie 25 1. Einleitung Elliptische Galaxien M87: E1 M110: E6 NGC1319, E4 1. Einleitung • Einheitlichere Sternpopulation, alte Sterne, SNe von Typ I • Merging oder starburst am Beginn, Frage nach Struktur und Anfangsbedingungen, ob Spiralgalaxie oder Elliptische Galaxie entsteht • Ursache der Helligkeitsverteilung: ~r1/4 • Form durch anisotrope Geschwindigkeitsverteilung, nicht durch Rotation, unrelaxierte Systeme • ISM spielt eine untergeordnete Rolle, eher heißes Gas vorhanden • Kühlere Phasen in geringer Menge, oftmals Rest von verschluckten Begleitern Folie 26 I.13 Wesentliche Elemente der GalaxienMorphologie Halo aus dunkler Materie Staub Kern bulge Hülle Spiralarme M87, E1, Virgo cluster M83, SAB(s)c Folie 27 1. Einleitung Gezeitenwirkung • Beispiel: Kollision von zwei Spiralgalaxien mit etwa gleicher Masse • Nahe Vorbeigänge, Gas kollidiert in riesigen Stoßwellen • Sternfelder durchdringen sich • Äußeren Arme werden zu sog. Antennen auseinander gezogen, Radiobeobachtungen zeigen HI-Gas, keine Sternentstehung Radiobeobachtungen CTIAO/NRAO/VLA: NGC4038 1. Einleitung Folie 28 I.14 Kosmisches Wagenrad Junge Sternhaufen Massenakkretion HST • • • • • Ring mit 109 jungen Sternen, Expansion mit etwa 30km/s Kollision vor etwa 2•108 Jahren Durchmesser des Ringes etwa 46 kpc Beginnende Bildung neuer Spiralarme im Zentrum Kometenartige Akkretion von Material, Bildung von Stoßwellen Folie 29 1. Einleitung Lokales Universum 1. Einleitung Folie 30 I.15 Eigenschaften von Galaxienhaufen Radio Optisch Röntgen • Dynamisch zusammenhängende Ansammlung von einigen 100 Galaxien • Massereiche cD-Galaxie im Zentrum • Thermisches Gas mit einigen Millionen Grad als Röntgenquelle • Dunkle Materie zum gravitativen Zusammenhalt notwendig: 3- bis 10-fache Masse • Beispiel: Hydra A-Haufen, gleichzeitig eine Radioquelle in d = 260 Mpc (z=0.054), einige hundert Galaxien, thermisches Gas mit Temperatur um 40•106 Grad und einer Ausdehnung von einigen Mpc Folie 31 1. Einleitung Gravitationslinsen VLA: MG1131+0456 VLT: Abell 370 1. Einleitung HST • Von Albert Einstein als Effekt der Allgemeinen Relativitätstheorie im Jahr 1916 vorausgesagt • Ablenkung der Photonen im Schwerefeld eines Körpers, erste Linse 1979 gefunden • Historisch: Lichtablenkung im Schwerefeld der Sonne von 1.7" am Sonnenrand, Messungen 1919 während einer Sonnenfinsternis, heute auf 0.1% bestätigt • Ablenkungswinkel α für eine Punktmasse M und einen Impaktparameter b: α = 4GM/c2b = 2Rs/b, mit Rs als Schwarzschildradius Folie 32 I.16 ESO/VLT: Abell 370 Dunkle Materie • Gravitationslinsen erlauben eine direkte Messung der gravitativen Masse • Bestimmung des Anteils an Dunkler Materie stimmt mit Abschätzungen aus dem Virial-Theorems und den Röntgen-Daten überein • Abell 370 (z=0.375): Zahlreiche massereiche E-Galaxien, Hauptanteil am Linseneffekt durch die zwei EGalaxien • Rotverschiebung des Bogens: z=0.724, klare Demonstration, dass Linseneffekt vorliegt HST: Kneib (1993) Folie 33 1. Einleitung Eigenschaften der GRBs • 1967 durch Vela-Satelliten entdeckt • Maximale Emission im GammaBereich, d.h. neuartiges Phänomen, kein hochenergetischer Rest einer anderen Strahlungsemission • Fluence: Fγ = Fluss•Δ t ~ 3•10-10 J m-2 • Quellenergie: E = 4πD2Fγ = 1033 J (für D = 400 pc, galaktische Scheibe), E = 1038 J (für D = 55 kpc, LMC) • Quellenergie bei extragalaktischer Entfernung: E ~ 1046 J (für D ~ 1 Gpc), entspricht etwa 100 SN-Explosionen 1. Einleitung Folie 34 I.17 Hypernova ROSAT:Chu et al. 1999 • Modell sog. Hypernova: Kollaps eines massereichen, schnell rotierenden Sterns zu einem SL • E~1047 J durch Rotationsenergie des SL • Effiziente Konversion der Energie in γ-Photonen • Beispiel: M101, ROSATBeobachtungen zeigen Remnants mit extrem großen Radien als Folge einer Hypernova (?) • E~3•1046J (NGC5471B) bzw. E~1046J (MF83) Folie 35 1. Einleitung Quasare: Eigenschaften 3C295 Radio Optisch • Entdeckung durch Maarten Schmidt 1963, stark verschobene Balmerlinien (3C273) • Emissionslinien: Lyα, Balmer-Serie (Hα, Hβ, Hγ, CIV, zahlreiche verbotene Linien: [OIII] , [MgII], ... • Dopplerprofile mit zwei Komponenten: Δv=103-104km/s bzw. Δv=100 - 300 km/s, BLR und NLR • QSO: Quasistellares Objekt, Galaxienkern als Punktquelle, welche die Galaxie völlig überstrahlt • Entfernteste Objekte, einige Quellen mit z>5 • Leuchtkräftigste Objekte im Universum Röntgen 1. Einleitung Folie 36 I.18 HST: 3C273 Quasare und Jets • 3C273: Quasar und Jet bei z = 0.158 • Jets in zahlreichen Wellenlängen beobachtet • Details der Strukturen nicht verstanden • Ausdehnung bis zu 100 kpc • Unterschiedliche physikalische Prozesse in den einzelnen Wellenlängen sichtbar Folie 37 1. Einleitung Quasar-Modell • Zentrales massereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie • Sterne im nahen Orbit um das Schwarze Loch verdampfen durch Strahlung • Sterne werden durch Gezeiten-kräfte zerrissen • Akkretion des heißen Gases führt zu Röntgenemission • MSL~ 108 M • Leuchtkraft: Akkretion von etwa 1 M pro Jahr 1. Einleitung Folie 38 I.19 Schwarze Löcher in Galaxien • HST-Beobachtungen: von 30 nahen Galaxien zeigen 29 klare Signaturen von massereichen Schwarzen Löchern • Korrelation zwischen der Masse des SL und des galaktischen Bulge • Im Zentrum jeder Galaxie befindet sich ein mehr oder weniger aktives zentrales SL Folie 39 1. Einleitung Wirkungen Dunkler Materie VLA/WRST: M33, 21cm+Optisch 1. Einleitung • Rotationskurven von Galaxien • Verteilung des neutralen Wasserstoffs • Schalen und Begleiter in Elliptischen Galaxien • Galaxienhaufen: Bewegungen der Galaxien, heißes Intercluster Gas • Gravitationslinsen: Lichtablenkung nur durch gravitative Masse festgelegt • Galaxienentstehung in einem expandierenden Universum • Großräumige Struktur des Universums Folie 40 I.20 Vier Grundpfeiler der Kosmologie • Die Standard-Kosmologie des Urknalls basiert auf vier beobachteten Grundpfeilern: • Expansion des Universums, Rotverschiebung der Galaxien entdeckt durch E. Hubble • Kosmische Hintergrundstrahlung als Überrest der Photonen des Urknalls, kein ausgezeichneter Punkt im Universum • Primordiale Nukleosynthese, Bildung der leichten Elemente wie Deuterium, 3He und 4He • Bildung der großräumigen Strukturen und der Galaxien aus statistischen Fluktuationen Folie 41 1. Einleitung Eigenschaften der Hintergrundstrahlung • 1964: Zufällige Entdeckung durch Arno Penzias und Robert Wilson mit Hilfe einer Hornantenne der BellLaboratories bei einer Wellenlänge von λ = 7.35 cm (Nobelpreis im Jahre 1978) • Extrem hohe Homogenität auf allen räumlichen Skalen, ΔI/I<10-4 • Spektrale Verteilung: Schwarzer Körper mit T=2.735±0.001K • Mikrowellenhintergrund, in Rauschen des Fernsehers vorhanden (etwa 4%) 1. Einleitung Folie 42 I.21 Deutung der 3K Hintergrundstrahlung • Gamov (1948): Expansion nach dem Urknall muss sich als Hintergrund wiederfinden • Gamovs Rechnung lieferte 5K als Temperatur der Strahlung • Einer der Grundpfeiler moderner Kosmologie, d.h. jede Theorie des Universums muss 3K-Hintergrundstrahlung erklären • Heute: Untersuchung der Fluktuationen auf allen Skalen, Festlegung zahlreicher kosmologischer Parameter Folie 43 1. Einleitung Kosmische Hintergrundstrahlung COsmic Background Explorer 1. Einleitung • Älteste Photonen des Universums liefern: Geometrie des Universums Weitere Expansion oder Kollaps des Universums Anteil an baryonischer Materie im Universum Anteil an Dunkler Materie und Dunkler Energie Expansionsrate des Universums Alter des Universums Struktur der primordialen Fluktuationen zur Galaxienbildung Folie 44 I.22 Probleme mit dem Urknall • Theorie des Urknalls liefert keine Erklärung für den Vorgang selbst • Keine Aussagen über die Menge an Materie und Strahlung im Universum • Ursache der notwendigen primordialen Fluktuationen bleibt unbeantwortet • Antworten auf diese Fragen sind im Rahmen der bekannten Physik nicht zu finden • Urknall ist in der Standard-Kosmologie durch eine unvermeidliche Singularität gekennzeichnet Folie 45 1. Einleitung Probleme der Standard-Kosmologie • Topologie des Universums scheint flach zu sein, sehr spezielle Bedingungen • Anfangsbedingungen: Ist unser Universum typisch? • Horizont-Problem: Warum ist unser Universum so homogen, wenn der Großteil nicht kausal verbunden ist? • Warum herrscht beim Urknall thermisches Gleichgewicht, Hintergrundstrahlung ein schwarzer Körper? • Entstehung von Strukturen im Universum • Elementarteilchen-Theorien: Produktion einer Unzahl magnetischer Monopole, die nicht beobachtet werden 1. Einleitung Folie 46 I.23 Sehr frühes Universum 1. Einleitung • Anfangszustand: Hot Big Bang, d.h. Entwicklung der Materie und Kräfte im Universum durch Abkühlung mit Symmetriebrechung festgelegt • Alter: 10-34 Sekunden: GUT-SymmetrieBrechung, Trennung von Leptonen und Quarks, Inflationsphase, MGUT~10- 4MPl • Alter: 10- 4 Sekunden: Bildung von Neutronen und Protonen, aber 109 Photonen pro Proton, big freeze, sog. Baryogenese • Alter: 1 Sekunde: Entkopplung der Neutrinos, • Alter: 15 Sekunden: Elektron-PositronAnnihilation, Elektronen bleiben übrig • Alter: 1 Minute: Bildung von Wasserstoff und Helium Folie 47 Entwicklung des Kosmos • Entwicklung in Abhängigkeit vom Verhältnis der Dichte ρ zur kritischen Dichte ρc • Inflation fordert ebenfalls unendliche Ausdehnung mit einem topologisch flachen Universum • Beobachtungen schließen derzeit eine Umkehrung der Expansion, also den sog. Big Crunch, aus • Kosmologische Konstante: Λ≠0, d.h. weitere Beschleunigung der Expansion, • Frage: Konstanz von Λ 1. Einleitung Folie 48 I.24 SN 1997ff • • • • • HST: Riess et al 2001 Glück bei Hubble Deep Field, Chance dazu etwa 1:1000 HST-Aufnahme: SupernovaExplosion in 3 Gpc Entfernung, entfernteste SN-Explosion Rotverschiebung liegt bei z=1.7, Grenze der HST-Beobachtungen bei z=2 Kein nennenswerter Linseneffekt durch Vordergrundgalaxien Rötung des Lichts nicht durch Staub verursacht Folie 49 1. Einleitung Beschleunigte Expansion • Messungen der SNLeuchtkräfte, der kosmischen Hintergrund-strahlung, der Gravitationslinsen und der Galaxienhaufen treffen sich bei ΩΛ≈0.6 • Wirkung der kosmologischen Konstante ab etwa 5 Milliarden Jahren • Ausdehnung vollzieht sich immer schneller, Endzustand eines ebenen, leeren und sich unendlich ausdehnenden Universums 1. Einleitung Folie 50 I.25 Zusammensetzung des Kosmos HST/NASA: Riess et al 2001 • Anteil der baryonischen Materie (leuchtend und dunkel): ΩM=0.35 • Großteil der leuchtenden Materie als freier Wasserstoff und Helium, geringer Anteil in Sternen • Schwere Elemente in Spuren vorhanden • Großteil der baryonischen Materie durch ihre gravitative Wirkung nachgewiesen • Kosmologische Modelle sollten Aufteilung im Universum erklären Folie 51 1. Einleitung WMAP 2003: Zusammenfassung • Messung der Fluktuationen der kosmischen Hintergrund-Strahlung • H0 = 71 ± 3 km/s/Mpc • Ω = 1.02 ± 0.02 • Ωbary = 0.047 • ΩCDM = 0.23 • ΩΛ = 0.73 • Alter: t = 13.7 ± 0.2 •109 Jahre • tReion = 200•106 Jahre, zReion = 17±5 • Letzte Streuung nach 380 000 Jahren bei z = 1088 ± 2 1. Einleitung Folie 52 I.26 Ende des Universums Time-Magazine: June 2001 • Voraussetzung: Expansion setzt sich beschleunigt fort, konstante kosmologische Konstante • Mittlere Dichte nimmt im Lauf der Zeit ab, Sternentstehung endet, keine Galaxienwechselwirkungen mehr • Alter > 1015 Jahre: Verlöschen der Weißen Zwerge, eventuell Bildung von Schwarzen Löchern • Alter > 1070 Jahre: Zerstrahlen der Schwarzen Löcher durch die Hawking-Strahlung • Alter > 10120 Jahre: keine Aktivität, keine Photonen, sog. Dunkle Ära des Universums 1. Einleitung Folie 53 I.27
