Seminar Milchstrae Die Hubble Konstante Gliederung 1 Historische

Seminar „Milchstraße“ Die Hubble Konstante

Gliederung 1 Historische Einführung 2 Die Expansion des Universums 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble Effekt 4 Hubble Zeit, Hubble Länge und Hubble Sphäre 5 Zusammenfassung 6 Literatur

1 Historische Einführung Edwin Hubble (1889 -1953) § Studium der Astronomie, anschließend Jurastudium in Oxford § 1926 Veröffentlichung der Galaxienklassifikation § 1929 Veröffentlichung zu extragalaktischen Rotverschiebungen Quelle: http: //pmi. itmonline. com/netnotes/Big%20 Q uestions%20 Net%20 Notes/Edwin%20 Hubble%20%20 Bio. htm

Gliederungspunkt: 1 Historische Einführung Das Hubble Diagramm von 1929 Quelle: http: //www. astr o. unibonn. de/~debo er/hubble/hubbl e. html

Gliederungspunkt: 1 Historische Einführung Entdeckung der kosmologischen Rotverschiebung § Slipher 1923: Spektrallinien bei 36 von 41 untersuchten Galaxien rot verschoben zufällige Verteilung unwahrscheinlich § Hubble: weitere Messungen, Ableitung der Gesetze: 1. z = v / c 2. v = H • r § Übereinstimmung mit theoretischen Modellen der Kosmologie, aber: Wert der Konstanten zu hoch Erklärung über den Dopplereffekt unzutreffend

2 Die Expansion des Universums Das Universum als expandierendes Gummiband Ort x. A [cm] x. E [cm] Δx [cm] v [cm/s] v/Δx [1/s] 1 2 0 30 0 55 0 25 0 5 0, 2 3 60 110 50 10 0, 2 4 90 165 75 15 0, 2 5 120 220 100 20 0, 2 6 150 275 125 25 0, 2

Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Das ERSU - Modell Expansion eines ebenen, zweidimensionalen Universums. Quelle: http: //astronomy. nmsu. edu/nicole/teac hing/ASTR 110/lectures/lecture 28/slide 01. html

Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Koordinaten und Mitbewegung

Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Expansion und Galaxien Gravitativ gebundene Systeme (Galaxien, Galaxienhaufen, …) zeigen keine Expansion Quelle: http: //www. einsteinonline. info/en/images/elementary/expansion 1. gif Aufgemalte Kreise sind keine Galaxien! „Befestigte“ Scheiben sind Galaxien!

Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Galaxienflucht Quelle: http: //www. derkosmos. de/pics/entfernteste _galaxie_gr. jpg

Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Was ist die Hubble Zahl? § Fluchtgeschwindigkeit proportional zur Entfernung § Proportionalitätsfaktor H entspricht der Hubble Zahl des Geschwindigkeits-Entfernungsgesetzes: § empirischer Wert heute: H = 72 +/- 8 km∙s-1∙Mpc-1 Aber: keine Konstante, Änderung mit der Zeit Beobachter „misst“ in verschiedenen Entfernungen verschiedene Werte von H

Gliederungspunkt: 2 Die Expansion des Universums Definition der Hubble Zahl § R = universaler Maß - oder Skalenfaktor für die Größe des Universums zu einem festen Zeitpunkt § im Modell oft einfach zu veranschaulichen („Radius des Universums“) § allgemein schwer als absoluter Wert bestimmbar zeitliche Änderung ist beobachtbar!

3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble Effekt § Messung der Rotverschiebung von Spektrallinien ist immer eine Gesamtmessung aller Einflüsse § dazu zählen: 1) Die Gravitative Rotverschiebung 2) Die Doppler-Verschiebung 3) Die Expansions-Rotverschiebung § Ziel: Anteile der einzelnen Effekte an der gemessenen Gesamtrotverschiebung ermitteln oder abschätzen

Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Gravitative Rotverschiebung Ursache: Einfluss sehr massiver Körper Quelle: http: //de. wikipedia. org/wiki/Allgemeine_Relativit%C 3% A 4 tstheorie In der Regel zu vernachlässigen!

Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Doppler-Verschiebung Quelle: http: //www. astro. unibonn. de/~deboer/eida-plan. html

Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Doppler-Verschiebung (2) Es gelten die Formeln: § erklärt den Anteil der Rotverschiebung aus Eigenbewegung § beschreibt NICHT die Expansion des Universums

Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Expansionsrotverschiebung § Dehnung des Raumes während der Ausbreitung § Strecke zwischen zwei Wellenbergen vergrößert Vergrößerung der Wellenlänge § von der Bewegung des Senders / Empfängers unabhängig Quelle: HARRISON 19842, S. 384

Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Expansionsrotverschiebung(2) Dabei gilt: § stets positiv, falls das Universum expandiert § Rotverschiebung ist Maß für die Expansionsrate des Universums § Schließen auf die Entfernung und die Zeit des Aussendens ohne konkretes kosmologisches Modell nicht möglich

Gliederungspunkt: 3 Kosmologische Rotverschiebung und Hubble-Effekt Näherung für nahe Objekte

4 Hubble Zeit, Hubble Länge und Hubble Sphäre § Hubble-Zeit: = 1/H § Maß für das Alter des Universums § 1/H = 13, 2 Millarden Jahre § Aber: H nicht konstant 1/H liefert nicht das exakte Weltalter t. A § vermutlich: t. A größer als 1/H

Gliederungspunkt: 4 Hubble Zeit, Hubble Länge und Hubble Sphäre Die Hubble Sphäre § Hubble Länge = c/H § Hubble Sphäre ist Kugel mit Radius der Hubble Länge § Hubble Sphäre entspricht dem beobachtbaren Universum Quelle: http: //www. regeneratinguniverse. org/20)%20 Regenerating_Univ erse_in_a%20_nutshell. htm

5 Zusammenfassung Geschwindigkeits-Entfernungsgesetz 1929 von E. Hubble entdeckt Hubble Kostante H beschreibt linearen Zusammenhang zwischen beiden Größen Ursache: Expansion des Raumes nahe Objekte: Approximation eines Rotverschiebungs – Entfernungsgesetz gleicht Dopplerformel weitere Erkenntnisse aus der Konstanten ableitbar

6 Literatur (1) Harrison, E. (1999): Cosmology – The Science of the Universe. 2. Auflage, Cambridge: Cambridge University Press (2) Singh, S. (2005): Big Bang – Der Ursprung des Kosmos und die Erfindung der modernen Naturwissenschaft. Wien: Carl-Hanser-Verlag München Die übrigen Quellen sind ausschließlich als Bildquellen zu verstehen und unter den Abbildungen zu finden.

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