Az Univerzum kozmológiai modellje és mérése Kocsis Bence (Bolyai Kollégium) Bolyai Konferencia 2005 április 2.

„Már csak egyetlen kérdés maradt megválaszolatlan: mi alkotja az univerzum 95%-át?” Marx György 1996 9/18/2018

Sötét energia 70% Sötét anyag 25.5% Sötét barion 4.4% Világító anyag 0.1% 9/18/2018

Nagy Bumm pillérei Világegyetem tágulása A kozmikus háttérsugárzás Vöröseltolódás: a galaxisok spektrumvonalai a távolsággal egyre nagyobb hullámhosszúvá vállnak A kozmikus háttérsugárzás Termikus sugárzás, mára 2.7 K-re hűlt A kozmikus elemgyakoriság Hélium/Hidrogén/Deutérium arány 70%, 30%, 0.1% elméletből 9/18/2018

9/18/2018

Ívelem (geometria) Einstein egyenletek 9/18/2018

Sötét anyag létezése Csillagokon kívül jelentős mennyiségű anyag Galaxisok rotációs görbéje: Csillagok sebessége r^{-1/2} helyett konstans Mi okozza? Proton, elektron, neutrínó stb.  nem elegendő Röntgen sugárzás Háttérsugárzás szóródása (Szunyajev-Zeldovics) Struktúra Kevéssé kölcsönható részecske kell Mérhető: struktúraképződést befolyásolja Nagytömegű részecske kell 9/18/2018

A háttérsugárzás: ahogy ma látjuk Lensing deflections Time-delays Frekvencia eltolódás IC- Szórás Gravitációs elhajlás z ~ 1350 20 Stuktúra képződés Ma

Kozmikus háttérsugárzás anizotrópiája 9/18/2018

Chandra röntgen megfigyelés: EMSS 1358+6245 (Arabadjis et al, 2002)

Termikus Sunyaev-Zel’dovich effektus Ez már a valóság! Megfigyelés: Carlstrom et al. Ez még jelenleg nem az… Szimuláció: Pen et al.

A hőmérsékleti fluktuációk szögeloszlása 9/18/2018

Mérési lehetőségek Nagyskálás szerkezet Gravitációs lencsézés Galaxisok tömörödése, eloszlása (s8) Galaxistérképek Lyman-a erdő Galaxis klaszterek gyakorisága Röntgen térképek Háttérsugárzás szóródása a klasztereken Gravitációs lencsézés Kozmikus háttérsugárzás anizotrópiája Standard gyertyák (szupernova robbánások) 9/18/2018

Galaxis eloszlás 9/18/2018

Sötét anyag szimulációk Ütközésmentes Önkölcsönható

z = 0 Mathis, Lemson, Springel, Kauffmann, White & Dekel 2001 9/18/2018

z = 0.8 Mathis, Lemson, Springel, Kauffmann, White & Dekel 2001 9/18/2018

z = 2.4 Mathis, Lemson, Springel, Kauffmann, White & Dekel 2001 9/18/2018

Mérési lehetőségek I Galaxisok eloszlása Lyman-a erdő =Kvazár spektrum torzulása Kozmikus háttérsugárzás anizotrópiája 9/18/2018

9/18/2018

Fluktuációk növekedési üteme Sík univerzumban átfogalmazható a csak a sötét energiát tartalmazó kifejezésre 9/18/2018

Anyag térbeli eloszlása 9/18/2018

Anyag térbeli eloszlása Degenerációk! 9/18/2018

Lyman alfa erdő Photons with energy > (n=1 to n=2 transition energy) get absorbed along the line of sight as they lose energy due to cosmic redshift. Every absorption line corresponds to cloud of neutral hydrogen. 9/18/2018

Gravitációs lencsézés 9/18/2018

Gravitációs lencsézés 9/18/2018

Táguló világegyetem Szupernovák mérése Perlmutter et al. 1999 9/18/2018

Szupernovák eredményei 9/18/2018

Sötét energia!! Nagy skálán taszítás! Sötét anyag nem elegendő Távoli szupernovák gyorsulva távolodnak SÖTÉT ENERGIA! Sötét anyag nem elegendő Ezzel örökké táguló, hiperbolikus geometriájú világegyetemet kapnánk Kozmikus háttérsugárzás anizotrópiája Az univerzum geometriája sík 9/18/2018

Univerzum geometriája 9/18/2018

100 % … ?!?!? Sötét energia részecskefizikája ismeretlen 100 % … ?!?!? Sötét energia részecskefizikája ismeretlen Csupán az „állapotegyenletét” ismerjük Sötét energia fejlődése ismeretlen Sötét anyag részecskéinek közvetlen detektálása Talán szuperszimmetrikus részecske?

9/18/2018

9/18/2018

9/18/2018

(Σ mν) ~ 0.04 eV. (LSST + Planck) 9/18/2018

Kozmológiai paraméterek ismerete 2012-ben dN/dz P(k) dN/dz + P(k) dN/dz + P(k) + Cl Δ(ΩDE) 0.049 0.021 0.0063 0.0055 Δ(Ωmh2) 0.61 0.054 0.043 0.00026 Δ(σ8) 0.034 0.057 0.0064 0.0061 Δ(w0) 0.16 0.26 0.064 0.059 Δ(wa) 0.23 1.2 0.20 0.15 Δ(Ωbh2) 0.14 0.013 0.011 0.00010 Δ(ns) 1.5 0.10 0.065 0.0023 Constraints (by clusters) mainly from dN/dz; Check effective bias (old email) 9/18/2018 efficiency e = 40%, completeness c = 60%.

Sötét energia fejlődése 9/18/2018

Sötét energia fejlődésére vonatkozó megszorítások WMAP + SDSS – (galaxy + Lyman α) + SN Ia (1σ): Seljak et al. (2004) 9/18/2018

LCDM kozmológiai modell 70% sötét energia 30% anyag 25.5% sötét anyag (hideg, ütközésmentes) 4.5 % konvencionális anyag 0.5% világító anyag (csillag) 0.0% neutrínó Nagyskálás geometria görbület nélküli Fraktálszerkezet n=1 9/18/2018

Klaszterek keletkezése Önhasonló fejlődés Kezdeti gömbszimmetrikus sűrűsödési mag A gravitációtöbblet lelassítja a táguló eloszlást A közeli gömbhéjak visszaesnek Ütközéses anyag esetén nyomás alakul ki Kifelé terjedő lökéshullám Ütközésmentes esetben szabad áramlás Kausztikák