Eine neue Formulierung der Gravitation

↻ Masse bestimmt wie Gravitation eine Kraft auswirkt.

↺ Kraft bestimmt wie Masse beschleunigt.

↻ Masse/Energie bestimmt die Struktur der Raumzeit.

↺ Struktur der Raumzeit bestimmt wie Masse/Energie sich bewegt.

Postulierung und Nachweis der Expansion des Universums

• Lemaitre wendet Einsteins Theorie auf das Universum auf großen Skalen an und präsentiert die Idee eines expandierenden Universums.

• Hubble misst die Hubble-Konstante, nach der sich Galaxien proportional zu der Entfernung voneinander wegbewegen.

Postulierung und Nachweis der Expansion des Universums

Postulierung und Nachweis der Expansion des Universums

Postulierung und Nachweis der Expansion des Universums

• Wie entwickelt sich die Expansion über die Zeit? Materie und Raum sollten sich durch Schwerkraft zusammenziehen...

Postulierung und Nachweis der Expansion des Universums

• Wie entwickelt sich die Expansion über die Zeit? Materie und Raum sollten sich durch Schwerkraft zusammenziehen...falls die meiste Energie im Universum durch Materie gegeben ist.

Standardmodell der Kosmologie

Standardmodell der Kosmologie

Standardmodell der Kosmologie

Nachweis der Beschleunigung des Universums

Nachweis der Beschleunigung des Universums

Nachweis der Beschleunigung des Universums

Was sind Supernovae (Typ 1a)?

Nachweis der Beschleunigung des Universums

Was sind Supernovae (Typ 1a)?

Was ist die Leuchtkraftentfernung?

Nachweis der Beschleunigung des Universums

Was sind Supernovae (Typ 1a)?

Was ist die Leuchtkraftentfernung?

Was ist die (kosmologische) Rotverschiebung?

Was sind Supernovae (Typ 1a)?

Veranschaulichung der Leuchtstärke einer Supernova

CAASTRO/Swinburne Astronomy Productions

• Eigenschaft von Typ 1a Supernovae: Geringe Variation der abgestrahlten Energie

Was ist die Leuchtkraftentfernung?

Was ist die Leuchtkraftentfernung?

• Das Verhältnis von Leucktkraft und beobachteter Leuchtkraft liefert ein Distanzmaß.

Was ist die Leuchtkraftentfernung?

Was ist die Leuchtkraftentfernung?

Was ist die kosmologische Rotverschiebung?

Was ist die kosmologische Rotverschiebung?

• Rotverschiebung enthält Informationen über die Expansion des Raumes seit Ausstrahlung des Lichts.

Nachweis der Beschleunigung des Universums

Zusammensetzung des Universums

Was ist Dunkle Energie?

• Beobachtungen sind konsistent (und sind nur) mit einem zusätzlichen Term in Einsteins Gravitationstheorie.
• Die Einsteinschen Feldgleichungen:

  $G = T$

Was ist Dunkle Energie?

• Beobachtungen sind konsistent (und sind nur) mit einem zusätzlichen Term in Einsteins Gravitationstheorie.
• Die Einsteinschen Feldgleichungen:

  $G = T$

• Kandidaten für Dunkle Energie:

  $G-\Lambda = T$ (modifizierte Gravitation)

Was ist Dunkle Energie?

• Beobachtungen sind konsistent (und sind nur) mit einem zusätzlichen Term in Einsteins Gravitationstheorie.
• Die Einsteinschen Feldgleichungen:

  $G = T$

• Kandidaten für Dunkle Energie:

  $G-\Lambda = T$ (modifizierte Gravitation)

  $G= T+\Lambda$ (Vakuumsenergie)

Unabhängige Messung der Beschleunigung des Universums?

→ Weitere Methode der Distanzbestimmung benötigt.

Unabhängige Messung der Beschleunigung des Universums?

→ Weitere Methode der Distanzbestimmung benötigt.

Unabhängige Messung der Beschleunigung des Universums?

→ Weitere Methode der Distanzbestimmung benötigt.

Unabhängige Messung der Beschleunigung des Universums?

→ Weitere Methode der Distanzbestimmung benötigt.

Ein kosmologisches Lineal

Ein kosmologisches Lineal

Zusammenfassung

• Das Universum expandiert beschleunigt.

• Die Beschleunigung ist innerhalb Einsteins Gravitationstheorie erklärbar durch die Einführung einer weiteren Variable

  • verschiedene Kanditaten: modifizierte Gravitation, Vakuumsenergie, (...)

• Es gibt verschiedene Methoden zum indirekten Nachweis der dunklen Energie: Supernovae, Baryonische Akustische Oszillationen, (...)