Urknall

„Universum expandiert“ Allgemeine Relativitätstheorie Heutiges Weltbild Edwin Hubble: „Universum expandiert“ Albert Einstein Allgemeine Relativitätstheorie (1915)

Galaxien

Spektrallinien  das Universum expandiert Abb. 1: Spektrum des weißen Lichtes Abb. 2: Spektrum von Helium Abb 3: Spektrum von Kohlenstoff Beobachtungen: Rotverschiebung bei ALLEN Galaxien  das Universum expandiert

„Universum expandiert“ Hubble-Gesetz v= H0d v - Radialgeschw. H0- Hubble-Parameter d - Entfernung der Gal. Edwin Hubble: „Universum expandiert“

infrarote Aufnahme von Sternen u. Galaxien (ca 50 – 100 Lichtjahre entfernt) 2. November 2005

Licht von ersten Sternen im Universum (ca 13 Mrd Jahre alt) 2. November 2005

PLANCK- Ära Singularität 10-43 Zeit, sec Temperatur:  10-43 Zeit, sec Temperatur:  Dichte:  Temperatur: 1032 Kelvin Dichte: 1092 g/cm³ Singularität

PLANCK- Ära Singularität 10-43 Zeit, sec Temperatur:  10-43 Zeit, sec Temperatur:  Dichte:  Temperatur: 1032 Kelvin Dichte: 1092 g/cm³ Singularität

Teilchen und Antiteilchen PLANCK- Ära 10-43 Zeit, sec Quantenvakuum Teilchen und Antiteilchen

Teilchen und Antiteilchen PLANCK- Ära 10-43 Zeit, sec Quantenvakuum Teilchen und Antiteilchen Casimir-Effekt (1948)

Urknall Was war vorher? primordiales Quantenvakuum Zeit primordiales Quantenvakuum primordial: ursprünglich, am Anfang stehend beliebig viele Dimensionen Urknall spontane Symmetriebrechung (Quantenvakuumfluktuation) 10 Dimensionen 4 Dimensionen

Entstehung von Kräften 10-43 10-36 10-12 Zeit, sec Urkraft GUT-Kraft Schwache Wechselwirk. Elektromag. Kraft Starke Wechselwirkung (Kernkraft) Gravitation GUT = Grand Unified Theory

Entstehung von Elementen 3 Min 400.000 Jahre Zeit Entkopplung der Strahlung H, 3He, 4He P l a s m a Materie: - ionisiert - ans Strahlungfeld gekoppelt

Gleich geht‘s weiter... Boris Levin

Schwarze Löcher

Gliederung Der Tod eines Sterns Einsteins Relativitätstheorie Der Tod eines Sterns Verschiedene Typen von schwarzen Löchern Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius) Wie kann man schwarze Löcher sehen? Raumkrümmung und die Zeit bei einem schwarzen Loch

Einsteins Relativitätstheorie Je schneller sich ein Körper bewegt, desto langsamer vergeht für ihn die Zeit Raum und Zeit kommen nicht getrennt vor, sondern zusammen als Raum-Zeit Gravitation = Krümmung der Raumzeit Raumzeit - Krümmung

Einsteins Relativitätstheorie Beweis der Raumzeit-Krümmung durch Ablenkung von Lichtstrahlen bei der Sonne

Der Tod eines Sterns

Weiße Zwerge sehr klein, deshalb geringe Leuchtkraft trotz hoher Temperatur Masse: ähnlich der Masse unserer Sonne Dichte: 1 Tonne pro Kubikzentimeter Temperatur: ca. 25.000 °C Radius: ca. 20.000 km Stabil unter 1,4 Sonnenmassen: Entartungsdruck  Gravitationskraft

Neutronensterne Elektronen und Protonen fusionieren beim Gravitationskollaps zu Neutronen: Stern ist stabil durch die sehr hohe Dichte des Kerns Masse: großer 1,4 und kleiner 3,2 Sonnenmassen Dichte: 1Mrd. Tonnen pro Kubikzentimeter Radius: ca. 10 km

(Stellare) Schwarze Löcher Entstehen wie ein Neutronenstern, nur dass der Stern nie aufhört zu kollabieren Masse: mehr als 3,2 Sonnenmassen Dicht: unendlich groß, da der Stern immer weiter zusammenfällt Radius: wenige Kilometer Illustration: Schwarzes Loch in einem Doppelsternsystem, durch die hohe Gravitation fließt Gas zum Schwarzen Loch

Typen von Schwarzen Löcher Supermassive Schwarze Löcher - im Zentrum von Galaxien - Milliardenfache Masse unserer Sonne - Größe unseres Sonnensystems 2. Stellare Schwarze Löcher - Überrest eines toten Sterns Supermassives Schwarzes Loch 3. Winzige primordiale (urzeitliche) Schwarze Löcher - Gewicht: einige Milliarden Tonnen - Durchmesser kleiner als ein Atomkern - verschlucken fast keine Materie - existieren bisher nur in der Theorie

(Schwarzschild-Radius) Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius) Radius um ein Schwarzes Loch, an dem die Fluchtgeschwindigkeit = der Lichtgeschwindigkeit ist. Materie, die in diesem Radius gerät, müsste schneller als Licht sein um zu entkommen. Ein Schwarzes Loch hat keine feste Oberfläche, nur diesen Schwarzschild-Radius

(Schwarzschild-Radius) Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius) Entweichgeschwindigkeit : v=√(2•G•M/r) (v: Entweichgeschwindigkeit, G: Gravitationskonstante, M: Masse, r: Radius) Sonnenradius: 700.000 km Entweichgeschwindigkeit an der Sonnenoberfläche: 617 km/s Schwarzschild-Radius: Rs=2•G•M/c² Schwarzschild-Radius der Sonne: 2,9 km

Wie kann man Schwarze Löcher sehen? Anhaltspunkte durch in das Schwarze Loch fallende Objekte: Sie gehen in eine Umlaufbahn um das Schwarze Loch Sie senden Licht und kurzwellige Strahlung aus Akkretionsscheiben

Wie kann man Schwarze Löcher sehen? Das von einer Galaxie abgestrahlte Licht trifft auf das Schwarze Loch. Das Licht, das sehr nahe auf das Schwarze Loch trifft, wird „verschluckt“. Das restliche wird durch die Raumkrümmung verzerrt.

Die Raumkrümmung bei einem Schwarzem Loch Da ein Schwarzes Loch eine unbegrenzt hohe Dichte hat, wird die Raumzeit so stark zugespitzt, dass sie „zerreißt“. Dieses Loh der Raumzeit nennt man Singularität

Die Zeit bei einem Schwarzem Loch In der Nähe großer Massen vergeht die Zeit langsamer aHypothese der Zeitdilatation 1960: experimentell bestätigt Da im Schwarzem Loch unendlich hohe Masse konzentriert ist, gibt es dort keine Zeit!

Quellenangaben: Relativitätstheorie: •http://www.quarks.de/ „Die Relativitätstheorie - einfach erklärt“ •http://www.yourbestman.de/000/bnice/wurml/sl3.htm •http://lexikon.astronomie.info/Einstein/Einstein.html Der Tod eines Sterns: •http://www.bnv- bamberg.de/home/ba4616/gkastro/gkastro30.htm •http://members.aol.com/aunkelbach/schulcd/physik/ster ne.htm Weiße Zwerge: •http://www.br-online.de/wissen- bildung/thema/sonne/riesen.shtml •http://www.jgiesen.de/astro/stars/schwarzesLoch.htm •http://www.astro-web.de/vhs/sterne/wzwerge.html Neutronensterne: Schwarze Löcher: •http://www.quarks.de/relativ/05.htm •http://www.astro-web.de/vhs/sterne/schwarzloch.html •http://www.astris.de/astronomie/schwarze%20loecher/s chwarze_loecher.html •http://www.mpia-hd.mpg.de/suw/suw/SuW/BR- alpha/AC008-SchwarzeLoecher/AC008-356.html •http://www.zum.de/Faecher/A/Sa/STERNE/schw_loech er.htm •http://olsnsrv.cs.uni-magdeburg.de/OLSN/Schulen/OvG- Gym-MD/andib/tbrueck.htm •http://www.wissen.de/ Stichwort „Schwarzes Loch“ •http://www.yourbestman.de/000/bnice/wurml/sl.htm •Raumkrümmung: http://www.blue- cosmos.de/themen/gravitation/gravitation.html •http://www.myuniversum.de/Astronomie/Stellarastronom ie/Lebenszyklus/Schwarzes_Loch/schwarzes_loch.html