Goddard Space Flight Center Lecture John Mather 21. November 2006 Vom Urknall zum Nobelpreis: Kosmischer Background Explorer (COBE) und darüber hinaus Goddard Space Flight Center Lecture John Mather 21. November 2006 http://mather.gsfc.nasa.gov/presentations/ 21. November 2006 Vom Urknall zum Nobelpreis: Kosmischer Background Explorer (COBE) und darüber hinaus John Mathers Goddard Scientific Colloquium Vortrag zum Thema "The COBE Legacy", gegeben im Goddard Space Flight Center. Download einer Kopie: Powerpoint (3,4 MB) Pdf (3,6 MB)

Astronomische Suche nach Ursprüngen Erste Galaxien Urknall leben Galaxien entwickeln sich Planeten Sternen

Rückblick in die Zeit

Abmessung Diese Technik ermöglicht die Messung riesiger Entfernungen

Die Toolbox des Astronomen #2: Doppler-Verschiebung-Licht Atome strahlen Licht in diskreten Wellenlängen aus, die mit einem Spektroskop zu sehen sind Dieses "Linienspektrum" identifiziert das Atom und seine Geschwindigkeit

Galaxien ziehen sich gegenseitig an, also sollte die Expansion verlangsamen--rechts?? Um zu sagen, müssen wir die Geschwindigkeit, die wir an nahe gelegenen Galaxien messen, mit denen mit sehr hoher Rotverschiebung vergleichen. Mit anderen Worten, wir müssen Hubbles Geschwindigkeit vs. Distanzdiagramm auf viel größere Entfernungen ausdehnen.

Pressemitteilung des Nobelpreises Die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften hat beschlossen, den Nobelpreis für Physik für 2006 gemeinsam zu vergeben. John C. Mather, NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, USA, und George F. Smoot, University of California, Berkeley, CA, USA "Für ihre Entdeckung der Schwarzkörperform und Anisotropie der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung".

Georges Lemaitre & Albert Einstein Die Kraft des Denkens George Gamow Georges Lemaitre & Albert Einstein Robert Herman & Ralph Alpher Rashid Sunyaev Jim Peebles

Hardware-CMB Spektrum Paul Richards Mike Werner David Woody Kräuterguss Rai Weiss Frank Low

Kurze Geschichte 1965, CMB angekündigt-Penzias & Wilson; Dicke, Peebles, Roll, & Wilkinson 1974, NASA AO for Explorers: ~ 150 Vorschläge, darunter: JPL anisotropy Vorschlag (Gulkis, Janssen ...) Berkeley anisotropy Vorschlag (Alvarez, Smoot ...) Goddard/MIT/Princeton COBE Vorschlag (Hauser, Mather, Muehlner, Silverberg, Thaddeus, Weiss, Wilkinson)

COBE Geschichte (2) 1976, Mission Definition Science Team ausgewählt vom HQ (Nancy Boggess, Programm-Wissenschaftlerin); PI es gewählt ~ 1979, Entscheidung, COBE im eigenen Haus bei GSFC zu bauen 1982, Genehmigung zum Bau der Flucht 1986, Challenger-Explosion, Start COBE Redesign für Delta Launch 1989, 18. November, Start 1990, erste Spektrumzahlen; Heliumende in 10 Mo 1992, erste Anisotropie-Ergebnisse 1994, Endbetrieb 1998, große kosmische IR-Hintergründe

Start COBE mikro & Deanna Hauser Dave & Eunice Wilkinson klo & Jane Mather Pat Thaddeus Rai & Becky Weiss Sam & Margie Gulkis, mikro & Sandie Janssen George Smoot

COBE Science Team schmeißen & Renee Bennett Ed & Tammy Cheng Nancy & Al Boggess Eli & Florence Dwek Tom & Ann Kelsall Philip & Georganne Lubin

sich & Beverly Silverberg COBE Science Team Tom & Jeanne Murdock Harvey & Sarah Moseley Steve & Sharon Meyer Ned & Pat Wright Rick & Gwen Shafer sich & Beverly Silverberg

COBE Engineering Leadership Hintere Reihe: Bill Hoggard, Herb Mittelman, Joe Turtil, Bob Sanford Mittlere Reihe: Don Crosby, Roger Mattson, Irene Ferber, Maureen Menton Erste Reihe: Jeff Greenwell, Ernie Doutrich, Bob Schools, Mike Roberto

COBE Engineering Leadership Hintere Reihe: Dennis McCarthy, Bob Maichle, Loren Linstrom, Jack Peddicord Mittelreihe: Lee Smith, Dave Gilman, Steve Leete, Tony Fragomeni Frontreihe: Earle Young, Chuck Katz, Bernie Klein, John Wolfgang

COBE Satellit, 1989-1994 COBE im Orbit, 1989-1994

John Mather Rick Shafer Bob Maichle Mike Roberto Weit Infrarot-Absolute Spektrophotometer John Mather Rick Shafer Bob Maichle Mike Roberto

Kalibrator (Eccosorb) auf dem Arm, vor der Isolierung, am Parabolkonzentrator befestigt

Basierend auf 9 Minuten Daten Präsentiert auf der AAS, Januar 1990

Aktuelle Schätzung: T = 2. 725 +/-0 Aktuelle Schätzung: T = 2.725 +/-0.001 K Neue Technologie könnte Residuen 2 Größenordnungen reduzieren?

Die Bestätigung der Urknalltheorie Heiße Urknall-Theorie stimmt Keine zusätzliche Energie nach dem ersten Jahr freigesetzt Keine exotischen Ereignisse wie turbulente Bewegung

George Smoot Chuck Bennett Bernie Klein Steve Leete Differentielle Mikrowellen-Radiometer George Smoot Chuck Bennett Bernie Klein Steve Leete

31.4 GHz

Sky-Karte von DMR, 2.7 K +/-0.003 K Dopplereffekt der Bewegung der Erde entfernt (v/c = 0.001) Kosmische Temperaturschwankungen bei 389.000 Jahren, +/-0.00003 K

COBE-Karte der CMB-Fluktuationen 2.725 K +/-~ 30 μK rms, 7O Strahl

DIRBE (Diffuse Infrarot-Hintergrund-Experiment) Karte ganzer Himmel in 10 Bändern von 1,2 bis 240 μm Messen, verstehen und subtrahieren Sie für Tierkreis-und Galaktische Vorgärten Bestimmen Sie kleine Überreste aus dem frühen Universum, urzeitliche Galaxien, etc. Erfordert absolute Kalibrierung

Mike Hauser Tom Kelsall Don Crosby Loren Linstrom

DIRBE Test Unit Hardware

DIRBE far IR (100, 140, 240 μm) Sky Modeling

COBE Kosmologie CMB hat ein schwarzes Körperspektrum, F/FMax < 50 ppm. Starke Grenzwerte, etwa 0,01%, bei der Energieumwandlung (von Turbulenzen, instabilen Teilchen, etc.) nach t = 1 Jahr. Keine gute Erklärung außer Hot Big Bang. CMB hat eine räumliche Struktur, 0,001% auf Skalen > 7O, im Einklang mit skalierunausweichenden Vorhersagen und Inflation, dunkler Materie und dunkler Energie oder  Konstante, und Bildung von Galaxien und Haufen durch die Schwerkraft. CIBR hat 2 Teile, in der Nähe (wenige Mikrometer) und weit (wenige hundert Mikrometer), jede mit Helligkeit vergleichbar mit der bekannten Leuchtkraft der sichtbaren und nahen IR-Galaxien: L des Universums ist ~ doppelter Wert.

Wmap Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Chuck Bennett, PI Goddard & Princeton Team 2001 gestartet

Das Universum im Alter von 389.000 Jahren Galaktische Plane Temperatur (μK) im Vergleich zum Durchschnitt von 2,725 K + 200 -200

Kosmischer Parameter auf ~ Prozent Genauigkeit Wl Wc WB Wm=WB+Wc=27 ± 4 Prozent Wzusammenzählen=WB+Wc+Wl=100 Prozent Kosmischer Parameter auf ~ Prozent Genauigkeit

CMB Angular Power Spectrum

Planck Mission-ESA-geleitet mit NASA-Beiträgen, für 2008 Start Höhere räumliche Auflösung und Empfindlichkeit als WMAP, mit kürzeren Wellenlängen

James Webb Space Telescope (JWST)

Zusammenfassung von JWST Einfahrbares Infrarot-Teleskop mit 6,5 Meter Durchmesser segmentiert verstellbaren Primärspiegel Cryogenes Temperaturteleskop und 4 Instrumente für Infrarot-Leistung mit 0,6 bis 29 μm Start Juni 2013 mit einer ESA-gelieferten Ariane-5-Rakete zur Sun-Earth L2:1,5 Millionen km entfernt im tiefen Weltraum (zur Kühlung benötigt) 5-Jahres-Wissenschaftsmission (10-Jahres-Ziel)

James Webb Space Telescope Mission Lead: Goddard Space Flight Center Internationale Zusammenarbeit mit ESA & CSA Hauptunternehmer: Northrop Grumman Raumfahrttechnik Instrumente: Nahe Infrarot-Kamera (NIRCam) – Univ. von Arizona In der Nähe Infrarot-Spektrograph (NIRSpec) – ESA Mittel-Infrarot-Instrument (MIRI) – JPL/ESA Fine Guidance Sensor (FGS) – CSA Operations: Space Telescope Science Institute

Vier wissenschaftliche Themen Erste Objekte, die nach Urknall entstanden sind Superstars? Supernovae? Schwarze Löcher? Montage von Galaxien (aus kleinen Stücken?) Bildung von Sternen und Planetensystemen Versteckt in Staubwolken Planetensysteme und Lebensbedingungen

JWST-Wissenschaftliches Ziele versus kosmische Geschichte Star & Planet Formation Atome & Strahlung Teilchenphysik Urknall jetzt 3 Minute 389.000 Jahre 200 Millionen Jahre 1 Milliarde Jahre 13,7 Milliarden Jahre

Ende der dunklen Zeiten: Erstes Licht?

Der Adlernebel Wie man bei Hubble sieht Der Adlernebel, wie er von HST gesehen wird

Der Adlernebel Wie im Infrarot

Geburt von Sternen und protoplanetären Systemen Sterne in Staubscheiben in Orion

Planetensysteme und die Ursprünge des Lebens

HST charakterisiert die Transitierung von Planeten; So wird JWST HST: Planet überträgt Stern

Chemie der Planetenwende

... Große Fragen, reif zur Antwort Was geschah vor dem Urknall? Was ist in der Mitte eines Schwarzen Lochs? Wie sind wir hierher gekommen? Was ist unser kosmisches Schicksal? Was sind Raum und Zeit? Hier können Sie auch einige Materialien erhalten:   http://dl.dropbox.com/u/1145889/Olympiad%20Mather%202010.zip http://dl.dropbox.com/u/1145889/Frostburg%20Mather%202010.zip http://dl.dropbox.com/u/1145889/Mather%20NSF%202010.zip http://mather.gsfc.nasa.gov/presentations/ http://www.yale.edu/physics/special_events/Leigh-Page-Prize_Lectures/2009-Mather/Mather%20Yale%20Astronomy%202009.pdf http://www.yale.edu/physics/special_events/Leigh-Page-Prize_Lectures/2009-Mather/Yale%20Fundamental%20Physics%20Mather%202009.pdf http://videocast.nih.gov/Summary.asp?File=14167 http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2006/mather-lecture.html http://www.forth.gr/onassis/lectures/2008-06-30/programme.html ... Große Fragen, reif zur Antwort