Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen
Universums accelererande expansion
Fråga:
Att studera supernovor på olika avstånd i rymden har lett till att man kan med stor sannolikhet anta att rymden expanderar accelererande. Nobel pris i fysik 2011.
Att rymden expanderar kunde Lemaître/Hubble redan i slutet av 1920-talet konstatera genom att studera avlägsna galaxer och dess rödförskjutning.
Vad som sägs är att avlägsna objekt rör sig fortare från oss än de som är närmare.
Men de objekt som är avlägsnast, med störst hastighet från oss, har dess ljus rört sig mot oss i drygt 13 miljarder år.
Det är väl med andra ord hur de rörde sig då för 13 miljarder år sedan.
Hur kan man dra slutsatser om vad som händer med dess rörelse idag?
/Stefan H, Trollhättan 2016-02-11
Att studera supernovor på olika avstånd i rymden har lett till att man kan med stor sannolikhet anta att rymden expanderar accelererande. Nobel pris i fysik 2011.
Att rymden expanderar kunde Lemaître/Hubble redan i slutet av 1920-talet konstatera genom att studera avlägsna galaxer och dess rödförskjutning.
Vad som sägs är att avlägsna objekt rör sig fortare från oss än de som är närmare.
Men de objekt som är avlägsnast, med störst hastighet från oss, har dess ljus rört sig mot oss i drygt 13 miljarder år.
Det är väl med andra ord hur de rörde sig då för 13 miljarder år sedan.
Hur kan man dra slutsatser om vad som händer med dess rörelse idag?
/Stefan H, Trollhättan 2016-02-11
Svar:
Man jämför nuvarande expansion (från närbelägna objekt) med tidigare expansion (från avlägsna objekt). Då finner man att den tidigare expansionen var mindre. Expansionen måste alltså ha accelererat.
Se nedanstående figur från fråga [20080]. Punkterna är mätningar av rödförskjutningen (från uppmätt och icke förskjuten våglängd) och magnitud (ljusstyrka) hos typ Ia supernovor.
Rödförskjutningsparametern z ges av
z = (lobs-l0)/l0
(Se Rödförskjutning
).
Den nedre horisontella skalan är universums skalfaktor a(t)
(seScale_factor_(cosmology) )
a(t) = 1/(1+z) nutid a(t0) = 1, big bang
a(0) = 0
där t0 = 13.799+-0.021 Gyr.
Linjerna i figuren är vad big bang modeller förutser för olika antaganden. Andra observationer indikerar att universum har kritisk densitet.
Universum utvidgar sig men gravitationskrafterna bromsar utvidgningen. Om inget annat fanns som styrde utvidgningen av universum än den kända materian och gravitationen skulle den framtida utvecklingen helt bero på universums masstäthet. Man talar om enkritisk densitet som motsvarar knappt sex väteatomer per kubikmeter.
Kritisk densitet utan extra acceleration ger alltså en avtagande expansion asymptotiskt mot noll. Den röda linjen stämmer uppenbarligen dåligt med uppmätta supernovadata. Vid z=0.6 är supernovorna betydligt svagare (högre magnitud) än vad den röda linjen ger. Det betyder att de är längre bort, dvs att universum expanderat snabbare än vad modellen ger. Det måste alltså till en accelererade kraft, kallad mörk energi, för att reproducera uppmätta data - blå heldragen linje.
Se ävenAccelerating_expansion_of_the_universeSupernova_observation .
Man jämför nuvarande expansion (från närbelägna objekt) med tidigare expansion (från avlägsna objekt). Då finner man att den tidigare expansionen var mindre. Expansionen måste alltså ha accelererat.
Se nedanstående figur från fråga [20080]. Punkterna är mätningar av rödförskjutningen (från uppmätt och icke förskjuten våglängd) och magnitud (ljusstyrka) hos typ Ia supernovor.
Rödförskjutningsparametern z ges av
z = (lobs-l0)/l0
(Se Rödförskjutning
).Den nedre horisontella skalan är universums skalfaktor a(t)
(se
a(t) = 1/(1+z) nutid a(t0) = 1, big bang
a(0) = 0
där t0 = 13.799+-0.021 Gyr.
Linjerna i figuren är vad big bang modeller förutser för olika antaganden. Andra observationer indikerar att universum har kritisk densitet.
Universum utvidgar sig men gravitationskrafterna bromsar utvidgningen. Om inget annat fanns som styrde utvidgningen av universum än den kända materian och gravitationen skulle den framtida utvecklingen helt bero på universums masstäthet. Man talar om en
Kritisk densitet utan extra acceleration ger alltså en avtagande expansion asymptotiskt mot noll. Den röda linjen stämmer uppenbarligen dåligt med uppmätta supernovadata. Vid z=0.6 är supernovorna betydligt svagare (högre magnitud) än vad den röda linjen ger. Det betyder att de är längre bort, dvs att universum expanderat snabbare än vad modellen ger. Det måste alltså till en accelererade kraft, kallad mörk energi, för att reproducera uppmätta data - blå heldragen linje.
Se även
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar