1 Im Rahmen der Seminare „Dunkle Materie

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Strukturbildung
im Universum
Im Rahmen der Seminare
„Dunkle Materie - Neue Experimente zur
Teilchen- und Astroteilchenphysik „ 2007
Colin
BarschelStukturen
Distanzen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
1
Inhalt
•Grundlagen
•Distanzen und Messung
•Was sind Strukturen?
•Strukturen Beispiele
•Wie sind Strukturen gewachsen?
•Brauchen wir Dunkle Materie?
•Dunkle Energie
•Kleine Zusammenfassung
•Theorie
•Lineare Störungstheorie
•Jeans Instabilität
•Nichtlineare Theorie
•ΛCDM Modell
•Numerische Simulationen
•Beobachtungen
•Sloan Digital Sky Survey
•3D Karte der Dunkle Materie
•Zusammenfassung
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
2
Grundlagen
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
3
Distanzen und Messung
Der Parsec
ist die gewöhnliche Einheit in der Astronomie
1 AU
150 × 109 m
1 pc =
≈ 206000 AU ≈ 3.36 Lj
π
1◦ ≈
tan 3600
180×3600
Beispiele:
•Pluto = 40 AU
•Voyager 1 = 100 AU in 30 Jahre
3.086 × 1016 m
•Sterne Entfernung = Ordnung 1 pc. Z.B. Proxima Centauri = 1.3 pc
•Galaxien Entfernung = Ordnung von 1 Mpc. Z.B. Andromeda = 0.77 Mpc
Messung mit Hubble
Extragalaktische Distanzen sind schwer zu messen: Hubble-Gesetz
•Rotverschiebung proportional zu Distanz: v = H0d Mit H0 in km s-1 Mpc-1
•Aber H(t) ist schwer zu messen! => dimensionslos
•Heute: H(t0) = H0 ≃ 74 ± 4 km s-1 Mpc-1
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
h=
H0
100 km s−1 Mpc−1
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
4
Was sind Strukturen?
•Galaxie
Z.B. Die Milchstrasse
2x1011 M⊙ R=15 kpc
•Es ist die kleinste Einheit. Bis 1013 M⊙ und 50 kpc
•Gruppen
•Bis zu 50 Galaxien und Geschwindigkeitsdispersion bis 150 Km/s
•Masse ca. 2x1013 M⊙ und Grösse bis ca. 1.5 h-1 Mpc
•Galaxienhaufen
•Von 50 bis Tausende von Galaxien
•Geschwindigkeitsdispersion bis 1000 Km/s
•Masse ca. 1015 M⊙ und Grösse bis ca. 10 h-1 Mpc
•Galaxien-Superhaufen
•Masse ca. 1016 M⊙ und Grösse bis ca. 100 h-1 Mpc
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
5
Strukturen Beispiele
„The local group“
astro-ph/0008249
Durchmesser: ca. 3 Mpc
40 Galaxien, die meisten sehr klein
3 grossen: Milichstrasse,
Andromeda M31 und M33
Sloan Great Wall ist die grösste
bekannte Struktur 100 Mpc
11243 Galaxien
2dF great wall und Coma Haufen
1732 Galaxien
„A map of the universe“
astro-ph/0310571
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
6
Wie sind Strukturen gewachsen? (1)
1. Versuch
Kleine Fluktuationen in der Dichte sind aus eigene Gravitation und
mit der Expansion zu heutigen Strukturen gewachsen. Wie Z.B.
Entstehung von Sterne und Planeten.
2. Versuch
Es gibt 2 Materien im Universum:
Baryonische Materie
•Normale Materie aus Atome (Kerne => Baryonen)
•Wecheslwirkt mit elektromagnetische Wellen (Emission/Streuung)
•Stossdominiert => Druck
Dunkle Materie
•Unbekannte Materie
•Wecheslwirkt nicht mit elektromagnetische Wellen!
•Stossfrei => kein Druck und keine WW mit Baryonen
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
?
Simulationen
Beobachtungen
7
Wie sind Strukturen gewachsen? (2)
1. In der Materie Ära ist
die DM „frei“ und bildet
gleich Klumpen:
δ ρ / ρ0
kugelförmige „Halos“
Lineares Wachstum
Dunkle Materie
Baryonische
Materie
2. Die Baryonische
Materie ist noch durch
Photonen gestreut
(Plasma)
Rekombination
z≈1200
z≈10000
3. Ab der Rekombination BB
ist die BM auch „frei“
Photonen Ära
Materie Ära
und die Fluktuationen
können auch wachsen.
4. Die BM kollabiert in die
DM Halos
5. Die Fluktuationen der
DM+BM wachsen erst
linear
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Zeit
•BM folgt die DM und formt Galaxien in den Halos
•Zwerggalaxien verschmelzen und bilden grössere
Linsen- und Spiralgalaxien
•Die Galaxien bilden Haufen und Superhaufen
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
8
Brauchen wir Dunkle Materie? (1)
•Denn DM ist unsichtbar und unbekannt!
•Unsichtbar mit Strahlung aber indirekt aus Gravitation WW beobachtbar.
•Es gibt Heute viele Messungsmöglichkeiten.
•Hier nur die drei bekanntesten
Rotationskurve der Galaxien
•Nach Newton erwarten wir
GmM (r)
1
mv 2
√
=
⇒
v
∝
r
r2
r
•Aber wir messen:
v ∝ const.
Erklärung:
grosses DM Halo mit mehr als
2/3 der Gesamtmasse und mit
Dichteverteilung ρ ∝ 1/r2
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Rubin Thonnard and Ford (1978)
„Extended rotation curves of high-luminosity spiral galaxies.“
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
9
Brauchen wir Dunkle Materie? (2)
Kinematik von Galaxienhaufen
Annahme: die Galaxien sind im Gleichgewicht im Potential des
Galaxienhaufen
⇒Virialsatz: 2T
+Vtot
= 0 und mit σv2 = v//2
-v//
2
(Geschwindigkeitsverteilung )
⇒ 2·1/2(3 σv2) = GMm/R ergibt die Gesamtmasse im Haufen: M ∼ 3Rσ
σv2/G
Die berechnete Masse ist aber 10X grösser als die beobachtete Masse! =>
Dunkle Materie
Gravitationslinsen mit Galaxienhaufen
Nach Einsteins Relativitätstheorie wird licht durch Gravitation abgelenkt.
Galaxienhaufen sind sehr schwer => Linseneffekt
Aber auch hier fehlt es an beobachtete Masse!
ΘE =
Distanzen
DLS
4GM
DL DS
Stukturen
1/2
Wachstum
=
M
1011.09 M⊙
Dunkle Materie
1/2 Dunkle Energie
Beispiel
DL DS /DLS
Gpc
−1/2
Lineare Theorie
ΛCDM
arcsec
Simulationen
Beobachtungen
10
Gravitationslinsen Beispiel
R. Massey
astro-ph/0701594
Cluster Abell 2218. The cluster is so massive and so compact that its gravity bends and focuses the light from galaxies that
lie behind it. As a result, multiple images of these background galaxies are distorted into long faint arcs - a simple lensing
effect analogous to viewing distant street lamps through a glass of wine. Source: Andrew Fruchter (STScI) et al., WFPC2,
HST, NASA
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
11
Etwas fehlt noch
Randbedingung
•Laut Standardmodell: Universum ist gekrümmt:
flach - offen - geschlossen
•Krümmung ist definiert durch gesamtenergie.
Flach nur für ρtot = ρcrit
Problem
Messung der Krümmung: ≈ flach
Messung der Materie im Universum: ρm ≃ 1/3 ρcrit. =>
Es fehlt 70% an Energie für ein flaches Universum!
ρfehlt = 0.7 ρcrit
Annahme
Es gibt eine unbekannte Energie. Die Dunke Energie
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
12
Dunkle Energie
1917 Einstein addiert eine Konstante Λ (Lambda) zu seine Relativitätstheorie um
ein statisches Universum zu erlauben. Kurz darauf entdeckt Hubble, dass das
Universum expandiert...
Neues Problem
Wegen Gravitation sollte die Expansion
sich verlangsammen (Erwartung)
Aber letzte Messungen zeigen das die
Expansion sich beschleunigt!!!
Wieviel Energie berechet man daraus?
ρΛ = 0.7 ρcrit
Genau diese Energie hat gefehlt um die
Masse Differenz für ein falches
Universum zu erklären
Definition von DE
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Negativen Druck! u. Gleichverteilt
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Supernovae 1A R. Knop
(astro-ph/0309368)
Simulationen
Beobachtungen
13
Kleine Zusammenfassung
•Die Heutigen Strukturen sind aus kleine Fluktuationen gewachsen. Hinweis
dafür ist die CMB.
•Die Baryonische Materie sammelt sich in die Halos der dunkle Materie.
•Die Energie im Universum besteht aus Baryonische Materie; Dunkle Materie
und Dunkle Energie (auch Vakuum Energie genannt).
•Kosmologisches Parameter (Anteil an der kritische Dichte): Ω =ρ
ρ /ρ
ρcr
73% Dunkle Energie
Energieverteilung
im Universum:
Ωb ≃ 0.04 (BM)
Ωm ≃ 0.23 (DM)
ΩΛ ≃ 0.73 (DE)
0.4% Sterne und Schwere
Elemente (Baryonen)
3.6% Interstellares
Gas (Baryonen)
23% Dunkle Materie
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
14
Theorie
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
15
Lineare Störungstheorie
Ziel
Wachstum der Fluktuationen berechnen
Annahmen
•Kosmologisches Prinzip => glatt => perfekte Flüssigkeit => Hydrodynamik
•Fluktuationen sind sehr klein => Newtonsche Rechnung
•Betrachte baryonische Materie => Stossdominiert => Druckterm
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
16
Lineare Störungstheorie
Geschwindigkeit v, Dichte ρb, Druck p und Gravitationspotential Φ
∂ρ
= −∇ · (ρv )
∂t
∂v
1
+ (v · ∇)v = − ∇p − ∇Φ
∂t
ρ
Kontinuitätsgleichung (Massenerhaltung)
Euler (Impulserhaltung)
= 4πGρ0
∆Φ
Poisson (Gravitation)
Jetzt kleine Störungen um
den Gleichgewichtspunkt:
d
dt
ρ = ρ0 + δρ
v = v0 + δ v
p = p0 + δ p
δρ
ρ0
=
dδ
= −∇ · δv
dt
∂δv
∇δp
− ∇δΦ
+ (δv · ∇)v0 = −
∂t
ρ0
Druckänderung aus Dichteänderung => adiabatisch:
Stukturen
Wachstum
3 Gl. 4 Var.
∆δΦ = 4πGδρ
Φ = Φ0 + δ Φ
Distanzen
δ = δ ρ / ρ0
Dichtekontrast
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
c2s =
ΛCDM
δp
δρ
Simulationen
Beobachtungen
17
Lineare Störungstheorie
Expansion => mitbewegte Koordinaten mit δx = rδa(t) + a(t)δr; δv = a(t)u.
Mit a(t) den Skalenfaktor (relative Expansion des Universums):
H(t) =
ȧ(t)
.
a(t)
[...] <= siehe Ausarbeitung
c2s 2
δ̈ + 2H δ̇ = 4πGρ0 δ + 2 ∇c δ
a
Lineare Wellengleichung
mit Dämpfung 2H δ̇
(Ortsraum)
Ebene Welle Ansatz δ(r, t) = δk exp i(kc · r) mit Wellenwektor: k = a(t)kc
δ̈k + 2H δ̇k = ∆k (4πGρ0 + kc2 c2s ) Für baryonische Materie
δ̈k + 2H δ̇k = 4πGρ∆k
(Frequenzraum)
Für dunkle Materie
Fundamentale Gleichungen für die Amplitude
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
18
Lineare Störungstheorie
Lösungen für die dunkle Materie
Falls Universum flach: 4πGρ0(k=0) = 3/2H2 und mit δk(t) = D+(t)δ(k)
Die Moden wachsen nur algebraisch:
D+ (t) ∝ t2/3 ∝ a(t) =
3
D̈ + 2H(t)Ḋ − H 2 (t)D = 0
2
1
1+z
Generelle Lösung als Funktion der
Rotverschiebung:
5Ωm H02
D+ (t) =
H(z)
2
z
∞
1 + z′
dz ′
′
′
H 3(z )
Kosmologische Modelle:
Offen: Ωm < 1; ΩΛ = 0
Flach: Ωm = 0.3, ΩΛ = 0.7
SCDM: Ωm = 1; ΩΛ = 0
Lineares Wachstum der Fluktuationen, normiert auf z=0
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
19
Jeans Instabilität
Baryonische Materie
Die Gravitation ist durch den Druck ausgeglichen und den
Expansionsterm 2H δ̇ verlangsamt den Kollaps.
Dispersionsrelation:
Oszillation o. Wachstum
δ̈k + 2H δ̇k = ∆k (4πGρ0 + kc2 c2s )
ω 2 = c2s k 2 − 4πGρ0
3
π
2π
Vor der Rekombination ist MJ ≃
4π
λJ
λJ =
= cs
MJ =
ρ
kJ
Gρ0
9x1016 (Ω0h2)-2 M⊙ grösser als
3
2
Jeans Wellenlänge
Jeans Masse
Galaxienhaufen => zu gross
Universum nur aus BM geht nicht
Dunkle Materie
•Die dunkle Materie hat kein Druck => immer unstabil
•Aber bei hohe Geschwindigkeit Z.B. Massiven Neutrinos => Free-Streaming
•Teilchen können entweichen => Dämpfung [...] MFS ≃ 4x1015 M⊙
•Strukturen mit M<MFS ≃ Superhaufen werden gelöscht
Universum nur aus HDM geht nicht
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
20
CDM Transferfunktion
Vergleich der Modelle
P(k) = Akn
Leistungsdichtespektrum
(Leistrung pro Wellenzahl)
Die Transferfunktion T(k,a(t))
beschreibt die Änderung der
Form des Spektrums (a(t) den
Skalenfaktor)
•HDM dämpft stark auf kleinen
Skalen => „top-down“ Bildung.
Erst grosse Strukturen, dann
Fragmentierung
•CDM „bottom-up“ Bildung
denn kleine Strukturen bilden
sich zuerst und verschmelzen
später.
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Grosse Skalen
Kleine Skalen
Wellenzahl
Review of Particle Physics S. 218 J.A. Peacock
„Formation of cosmological structure“
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
21
Nichtlineare Theorie
Heutige Strukturen können wir nicht
nur mit lineare Theorie beschreiben.
Lineare Theorie ist gültig für:
•Kleine Zeiten (noch linear)
•Heute noch linear für k < 0.2 hMpc-1
NichtLineare
Theorie
Lineare
Theorie
•Bei δρ/ρ0 ∼ 1 => nichtlinear => nur
numerische Rechnung und N-body
Simulationen
„Cosmological parameters from SDSS and WMAP “
M. Tegmark
ΛCDM Modell
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
22
ΛCDM Modell
Kosmologische
Konstante Lambda != 0
Cold Dark Matter
•Das einfachste Modell das sowol die
kosmische Hintergrundstrahlung als auch
die grossen Strukturen erklärt.
•Annahme: Universum ist flach
•Es hat 6 Parametern:
H0 ≃ 71 km s-1 Mpc-1
Die kennen wir
Ωb ≃ 0.04
Ωm ≃ 0.26
τ ≃ 0.08 (Optische ρ bis zu Reionisierung
As ≃ 0.8 (≈ Amplitude der Fluktuation)
ns ≃ 0.9 (≈ Spektraler Index)
Das ist sehr wenig!
≈ 1/2 Kohlenstoff Atom pro m3
ρcrit ≃ 0.94 x 10-26 kg/m3
t0 ≃ 13.7 x 109 Jahre
ΩΛ ≃ 0.73
•Übereinstimmt gut mit Messungen
•Macht aber keine Aussagen über den Ursprung der DM und DE
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
23
Numerische Simulationen
„Cosmic structure viewed in 3D“
(Max-Planck-Institut für Astrophysik)
z=6
z=2
Typisch bei Numerische Simulationen:
•Box expandiert =>M=const
•N-body Simulationen
•Komplexitätsordnung ist ein Problem
•Z.B. Partikel-Partikel hat O(N2)
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
z=0
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
24
Die Millennium-Simulation
•ΛCDM N-Body Simulation
•N = 21603 ≃ 1.0078×1010
•≈ 10 milliarde Partikeln (8.6x108h-1M⊙ )
•≈ 20 millionen Galaxien
• Ωm = 0.25; Ωb = 0.045; ΩΛ = 0.75
•Start bei z=127
•28 Tage Rechnung
Dunkle
Materie
z=0
Virgo Consortium. Berechnet
im Max Planck Institute for
Astrophysics
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
25
Die Millennium-Simulation
Baryonische
Materie und
Galaxien
Dunkle Materie
Halos
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
26
Die Millennium-Simulation
z=1.4 (t = 4.7 Gyr)
z=18.3 (t = 0.21 Gyr)
z=5.7 (t = 1.0 Gyr)
Dunkle Materie Evolution bis Heute
Die filamentartige Struktur ist gut zu sehen
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
z=0
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
27
Beobachtungen
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
28
Sloan Digital Sky Survey
Mapping the Universe
3 dimentionale Kartographie von Galaxien und Quasare
200 million Objekte davon
675,000 Galaxien, 90,000 Quasare, und 185,000 Sterne
•Beobachtung von Strukturen bis z≃ 6
•Wachstum der Dichtefluktuationen
•Berechnung der Kosmologische
Parametern
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
29
3D Karte der Dunkle Materie
„Dark matter maps reveal cosmic scaffolding“ Nature 445 (18 January 2007)
Ein 1.6 Quadratgrad (9x Mondfläche) wird mit
unterschiedliche Instrumente aufgenommen
•Daten aus Hubble (HST):
•Gravitationslinsen => Dunkle Materie
Berechnung
•Daten aus ESO VLT, Subaru Japan, CFHT in
Hawaii und Magellan Teleskop in Chile:
•Farbbildern => Spektralanalyse =>
Rotverschiebung
Beobachtungsfläche in Relation
zum Mond
•Daten aus ESO XMM-Newton:
•X-Ray => unabhängige Dunkle Materie
Berechnung
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
30
3D Karte der Dunkle Materie
Baryonische und dunkle
Materie Vergleich
Kontour der dunkle Materie
(Projektion der Gesamtmasse)
Baryonische Materie
Jetzt in der 3. Dimension
Blau: Sterne
Masse
Distanzen
Stukturen
Gelb: Galaxien- Rot: heisses
dichte
Gas
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
31
3D Karte der Dunkle Materie
Wachstum der Strukturen
Mit Rotverschiebung und Gravitationslinsen:
=> Wachstum der dunkle Materie 3. Dimention
3D
•Weisses Kontur: dunkle Materie Dichte
•Grün: Galaxienverteilung
•Blau: Sternemasse
Z=0.3
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Z=0.7
Z=0.5
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
32
3D Karte der Dunkle Materie
Rekonstruktion der dunkle Materie
Dichte mit Gravitationslinse,
Rotverschiebung und
Röntgenstrahlen
Die Materie wir klumpiger
mit der Zeit
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
33
3D Karte der Dunkle Materie
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
34
Zusammenfassung
Die Energieverteilung im Univerum ist Ωm = 0.25; Ωb = 0.045; ΩΛ = 0.75
Modelle beschreiben das Wachstum der Strukturen sehr gut:
•Simulationen bestätigen die Beobachtungen.
•Beobachtungen stimmen mit der Theorie gut überein.
Aber
•96% der Energiedichte ist aus eine unbekannte Form.
•Das Modell parametrisiert unbekante Physik.
•Es gibt noch kein Experiment um die dunkle Materie oder dunkle Energie
direkt zu bestätigen.
It doesn't matter how beautiful your theory is, it doesn't matter
how smart you are. If it doesn't agree with experiment, it's wrong.
- Richard Feynman
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
35
Zusatzinformationen
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
36
Millennium simulation
vs. SDSS CfA2
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
37
Gravitational lensing
κ
=
M (ΘE )
1 !
·
=1
π(Dd ΘE )2 Σcr
M (ΘE ) = πDd2 Θ2E Σcr
ΘE =
Distanzen
DLS
4GM
DL DS
Stukturen
Wachstum
1/2
=
Dunkle Materie
M
1011.09 M⊙
1/2 Dunkle Energie
DL DS /DLS
Gpc
Lineare Theorie
ΛCDM
−1/2
arcsec
Simulationen
Beobachtungen
38
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
39
Review of Particle Physics „Astrophysics and Cosmology „
http://www.iop.org/EJ/article/0954-3899/33/1/001/g_33_1_001.html
Eine sehr gute Zasammenfassung über Kosmologie und Strukturbildung. Es sind
auch die neuesten Ergebnisse dargestellt
The Millennium Simulation Project
http://www.mpa-garching.mpg.de/galform/virgo/millennium/
„Dark matter maps reveal cosmic scaffolding“ in Nature
http://xxx.lanl.gov/abs/astro-ph/0701594
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=40484
Distanzen
Stukturen
Wachstum
Dunkle Materie
Dunkle Energie
Lineare Theorie
ΛCDM
Simulationen
Beobachtungen
40
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