Kosmologie mit Supernovae 1a

Präsentation zum Thema: "Kosmologie mit Supernovae 1a"—  Präsentation transkript:

1 Kosmologie mit Supernovae 1a
Vortrag von Marius Köhl am

2 Inhalt Allgemeines Standardkerzen Rotverschiebung und Hubble-Gesetz
Theorie und Parameter der Expansion Messungen entfernter Supernovae Resultate

3 KOSMOLOGIE Grundlagen: Ziele: Allgemeine Relativitätstheorie
Astrophysik/Astronomie und Teilchenphysik Ziele: Zeitliche Entwicklung des Universums (Expansion/ Kontraktion?) Materie- und Energiedichten Dunkle Materie, Dunkle Energie Strukturentstehung

4 Standardkerze Zentrale Messung: Einheitliches Verhalten
Hohe Leuchtkraft: über kosmologische Distanzen beobachtbar Einfach identifizierbar und klar abgegrenzt Zentrale Messung: Leuchtkraft einer Standardkerze als Funktion der Rotverschiebung

5 Stretch (Phillips-Relation)

6 Rotverschiebung z Ursachen: Tieferes Gravitationspotential
Relativbewegung Expansion des Universums Näherung für kleine Distanzen: Hubble-Gesetz

7 Edwin Hubble (1929)

8 Distance modulus

9 Entferntere Objekte Licht enthält Informationen über die integrale Expansion während der Laufzeit Lineares Hubble-Gesetz gilt nicht mehr Robertson-Walker-Metrik (homogenes, isotropes Universum a(t) Skalenfaktor Offenes Universum Flaches Universum Geschlossenes Universum

10 Dynamik des Universums
Friedmann-Gleichung Relative Anteile von Materie und Energie Zustandsgleichungen Materie Photonen /3 Kosmologische Konstante/Dunkle Energie -1

11 Luminosity Distance Aus der Helligkeit bestimmte Entfernung
Aus den Friedmanngleichungen als Funktion von

12 Reihenentwicklung 1. Ordnung:
Im nahen Universum skaliert Distanz mit der Rotverschiebung z (Hubble-Gesetz) 2. Ordnung: hängt von der Abbremsungs(Beschleunigungs-)Rate ab

13 Beispiel: ist kleiner als in erster Näherung. Entfernte Standardkerzen erscheinen für ihre Rotverschiebung zu hell/nah. Die Expansion verlangsamt sich. ist größer als in erster Näherung. Entfernte Standardkerzen erscheinen für ihre Rotverschiebung zu dunkel/fern. Die Expansion beschleunigt sich.

14

15 Messungen bei SCP (Supernova Cosmology Project), HZSNS (High Z Supernova Search)

16 Resultate nicht kompatibel mit
SN sind dunkler als erwartet, Expansion beschleunigt sich

17 Abweichung vom „Standarduniversum“

18 Systematische Fehler K-Korrekturen (0.01 mag)
Absorption durch Staub (0.06mag) Gravitationslinsen (0.02 mag bei z=0.5) Auswahleffekte (0.01 mag) Entwicklung der Galaxien

19 Es existiert eine „Dunkle Energie“
Mit und Kosmologische Konstante ? Als Vakuumenergie? Variables Skalarfeld? („Quintessenz?“)

20 Zusammenfassung Supernovae 1a sind geeignete Standardkerzen
Nahe Supernovae: aktuelle Expansionsrate Ferne Supernovae: Expansionsgeschichte Expansion beschleunigt sich Dunkle Energie!

21 Natur der dunklen Energie unbekannt, Zustandsgleichung unbekannt
Je nach Wahl des Parameters ergeben sich Abweichungen. Um dort wirklich Aussagen machen zu können, sind weit höhere Genauigkeiten nötig

22 Materieart mit Zustandsparameter
Muss angenommen werden, nicht zwingend Grenzen für unter der Bedingung

23 SNAP (Supernova Acceleration Probe)
Satellit zur ausschliesslichen Suche nach SN1a Vorteile Viele Beobachtungen bei hoher Rotverschiebung bis z=1.7 Geringere systematische Fehler Möglichweise Untersuchung einer Zeitabhängigkeit der Zustandsparameter Exklusiv für SN-Messungen, 2000 pro Jahr Start für 2013 vorgesehen CMB Messung wird sich ebenfalls stark verbessern, sind jedoch relativ unempfindlich gegenüber dunkler Energie und der beschleunigten Expansion. SN sind z.Zt. der beste Untersuchungsgegenstand für diese Dinge. Verschiedene Techniken ergänzen sich in der Eingrenzung der Parameter.

24 68%-Linien Flaches Universum vorausgesetzt, gestützt durch CMB Innere Linien: Unter Berücksichtigung von Daten zu aus beobachteter Massenverteilung Zeitabhängigkeit gemäß

25 Supernovae II: Intrinsische Ungenauigkeit von 10-20% Wurden verwendet zur unabhängigen Messung von H_0 Besitzen zumindest Potential, Messungen aus 1a bestätigen