Das dunkle Universum - Field Theory - Universität Oldenburg

fieldtheory.uni.oldenburg.de

Das dunkle Universum - Field Theory - Universität Oldenburg

Das dunkle Universum

Jutta Kunz

Institut für Physik

CvO Universität Oldenburg

http://www.physik.uni-oldenburg.de/Docs/ftheorie/kunz.html

Oldenburger Landesverein, Oldenburg, 22. März 2007

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 1 / 60


Inhalt

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 2 / 60


Inhalt

Beobachtungen zur Kosmologie

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 2 / 60


Inhalt

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 2 / 60


Inhalt

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Das frühe Universum

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 2 / 60


Inhalt

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Das frühe Universum

Dunkle Materie und Dunkle Energie

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 2 / 60


Inhalt

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Das frühe Universum

Dunkle Materie und Dunkle Energie

Die Zukunft des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 2 / 60


Inhalt

Beobachtungen zur Kosmologie

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Das frühe Universum

Dunkle Materie und Dunkle Energie

Die Zukunft des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 3 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Erde

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Sonnensystem

Abstand Erde – Sonne: 150 Millionen km = 8 Lichtminuten

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Die nächsten Sterne

Abstand Sonne – Proxima Centauri: 4 Lichtjahre

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Die Umgebung der Sonne

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Die Milchstraße

Durchmesser etwa 100000 Lichtjahre

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Nächste Galaxien

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Die lokale Gruppe

Abstand Milchstrasse – Andromeda: ca. 2,5 Millionen Lichtjahre

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Das lokale Supercluster

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Die nächsten Supercluster

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Größen und Distanzen in der Astronomie

Die entferntesten sichtbaren Strukturen – Hubble deep field

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 4 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Das Universum auf großen Skalen

2dFGRS: Draufsicht

Das Universum sieht für jeden

überall gleich aus”

Symmetrieannahmen sind

wesentlich

Auf großen Skalen ist das

Universum glatt und gleichförmig

(großräumige Glattheit)

Skala: Hunderte Mpc

Erläuterung Einheit:

1 Parsec = 1 Parallaxensekunde =

Abstand, in dem der mittlere

Erde-Sonne Abstand d.h. der

mittlere Erdbahnradius (≈ 150

Millionen km) einer Bogensekunde

entspricht = 3.261 Lichtjahre

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 5 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Das kosmologische Prinzip

Kopernikus:


Die Erde steht nicht im Mittelpunkt

des Sonnensystems

Das Sonnensystem steht an keiner

ausgezeichneten Stelle des Universums

Kein Beobachter steht an einer ausgezeichneten Stelle des Universums

Das Universum muß um jeden Punkt herum richtungsunabhängig sein

Es darf keinen Mittelpunkt/ausgezeichneten Punkt geben

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 6 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Das elektromagnetische Spektrum

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 7 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die kosmische Hintergrundstrahlung

Jugendbilder des Universums

Zeit des Ursprungs der CMBR: ca. 380 000 Jahre nach dem Urknall

Die Hintergrundstrahlung ist sehr gleichförmig in allen Richtungen

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 8 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die kosmische Hintergrundstrahlung

Jugendbilder des Universums

Zeit des Ursprungs der CMBR: ca. 380 000 Jahre nach dem Urknall

Die kosmische Hintergrundstrahlung hat die Form der Strahlung eines

schwarzen Körpers

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 8 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die kosmische Hintergrundstrahlung

Jugendbilder des Universums

Zeit des Ursprungs der CMBR: ca. 380 000 Jahre nach dem Urknall

Temperatur T = 2.73 K, Temperaturschwankung ∆T

T

≈ 10−5

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 8 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die kosmische Hintergrundstrahlung

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 9 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die kosmische Hintergrundstrahlung

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 9 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die Expansion des Universums

Das Hubble–Gesetz

vi = H ri

In einem expandierenden

Universum ist zu jeder

beliebigen Zeit die radiale

Fluchtgeschwindigkeit einer

Galaxis von einem gegebenen

Punkt proportional zum

Abstand von diesem Punkt.

Edwin P. Hubble 1889 – 1953

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 10 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die Expansion des Universums

Das Hubble–Gesetz

vi = H ri

In einem expandierenden

Universum ist zu jeder

beliebigen Zeit die radiale

Fluchtgeschwindigkeit einer

Galaxis von einem gegebenen

Punkt proportional zum

Abstand von diesem Punkt.

Orignaldaten von Hubble 1929

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 10 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die Expansion des Universums

Das Hubble–Gesetz

vi = H ri

In einem expandierenden

Universum ist zu jeder

beliebigen Zeit die radiale

Fluchtgeschwindigkeit einer

Galaxis von einem gegebenen

Punkt proportional zum

Abstand von diesem Punkt.

heutige Kurve

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 10 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die Expansion des Universums

Das Hubble–Gesetz

vi = H ri

In einem expandierenden

Universum ist zu jeder

beliebigen Zeit die radiale

Fluchtgeschwindigkeit einer

Galaxis von einem gegebenen

Punkt proportional zum

Abstand von diesem Punkt.

Luftballon-Analogie

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 10 / 60


Beobachtungen zur Kosmologie

Die Expansion des Universums

Die Ausdehnung eines flachen Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 11 / 60

t


Beobachtungen zur Kosmologie

Das dynamische Universum

Das

Universum

ist

dynamisch

und nicht

statisch

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 12 / 60


Inhalt

Theorie der Kosmologie

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Das frühe Universum

Dunkle Materie und Dunkle Energie

Die Zukunft des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 13 / 60


Theorie der Kosmologie

Grundlegende Annahmen: Gesetze der Physik

Die physikalischen Gesetze, wie sie hier und heute gelten, gelten überall

und zu allen Zeiten.

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 14 / 60


Resultat: ART

Theorie der Kosmologie

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 15 / 60


Resultat: ART

Theorie der Kosmologie

Albert Einstein 1879 – 1955

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 15 / 60


Theorie der Kosmologie

Flache Raum–Zeit

Keine Materie: flache Raum–Zeit

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 16 / 60


Theorie der Kosmologie

Gekrümmte Raum–Zeit

Die Materie bestimmt die Geometrie von Raum und Zeit

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 17 / 60


Theorie der Kosmologie

Bewegung in der gekrümmten Raum–Zeit

Die Geometrie der Raum–Zeit bestimmt die Bewegung von Körpern

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 18 / 60


Theorie der Kosmologie

Grundlegende Annahmen: Naturkonstanten

Die fundamentalen Konstanten haben überall und zu allen Zeiten die

Werte, die wir hier und heute messen.

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 19 / 60


Theorie der Kosmologie

Grundlegende Annahmen: Kosmologisches Prinzip

Das Universum sieht für jeden Beobachter im Universum gleich aus

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 20 / 60


Theorie der Kosmologie

Dynamik des Universums

Friedmann–Lemaître Gleichung:

Radius oder Skalenfaktor des Universums

a(t)

Krümmungsparameter des Universums K

Alexander Friedmann

1888–1925

Georges Lemaître

1894–1966

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 21 / 60


Theorie der Kosmologie

Dynamik des Universums

Friedmann–Lemaître Gleichung:

Radius oder Skalenfaktor des Universums

a(t)

Krümmungsparameter des Universums K

Alexander Friedmann

1888–1925

Georges Lemaître

1894–1966

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 21 / 60


Theorie der Kosmologie

Dynamik des Universums

Friedmann–Lemaître–Lösungen (Λ = 0)

In der Vergangenheit gab es notwendigerweise einen Urknall

a

K = −1

K = 0

K = +1

t

Die Gravitation wirkt immer

anziehend

Das Universum dehnt sich

immer langsamer aus (und

kollabiert wieder, wenn genügend

Materie vorhanden ist)

Stimmt das wirklich?

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 22 / 60


Theorie der Kosmologie

Die beschleunigte Expansion des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 23 / 60


Theorie der Kosmologie

Die beschleunigte Expansion des Universums

Friedmann–Lemaître–Lösungen (Λ = 0 und Λ = 0)

Alter des Universums 13,7 Milliarden Jahre

Die kosmologische Konstante wirkt abstoßend

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 24 / 60


Theorie der Kosmologie

Energie und Materie im Universum

Das Unversum besteht zu 96% aus dunkler Materie und dunkler Energie

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 25 / 60


Inhalt

Das frühe Universum

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Das frühe Universum

Dunkle Materie und Dunkle Energie

Die Zukunft des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 26 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Spekulationen

t ≈ 10 −43 s, T ≈ 10 19 GeV

Planck Ära: Quantengravitation

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 27 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Spekulationen

10 −43 < t < 10 −12 s

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 28 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Teilchenphysik

t ≈ 10 −12 s

die Ursuppe besteht aus den bekannten

Elementarteilchen

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 29 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Teilchenphysik

t ≈ 10 −5 s

Kernbausteine Proton und Neutron

entstehen

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 30 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Kernphysik

10 −2 < t < 10 2 s

Periodensystem

Im Urknall werden die leichten Elemente

gebildet:

D , 3 He , 4 He , 7 Li

Die schweren Elemente werden später in

Sternen gebildet

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 31 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Atomphysik

t ≈ 10 13 s ≈ 380000 Jahre

Materie und Strahlung entkoppeln

Elektronen und Protonen bilden neutralen

Wasserstoff

die Energie der Photonen reicht nicht

mehr zur Ionisation

das Universum wird durchsichtig

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 32 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Atomphysik

t ≈ 10 13 s ≈ 380000 Jahre

Materie und Strahlung entkoppeln

das Universum wird durchsichtig

Hintergrundstrahlung bleibt als Relikt:

COBE, WMAP

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 33 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Sternbildung

t ≈ 10 16 s ≈ einige hundert Millionen Jahre

erste Sterngeneration: keine schweren

Elemente

Entstehung der schweren Elemente

Riesen–Protostern

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 34 / 60


Das frühe Universum

Kleine zeitliche Übersicht

Ära der Sternbildung

t ≥ 10 16 s ≈ einige hundert Millionen Jahre

erste Sterngeneration: keine schweren

Elemente

Entstehung der schweren Elemente

Sonne: Alter 5 Milliarden Jahre

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 34 / 60


Inhalt

Dunkle Materie und dunkle Energie

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Das frühe Universum

Dunkle Materie und Dunkle Energie

Die Zukunft des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 35 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Energie und Materie im Universum

Das Unversum besteht zu 96% aus dunkler Materie und dunkler Energie

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 36 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie

Die meiste Materie im Universum ist dunkel

Dunkle Materie Leuchtende Materie

Dunkle Materie sendet kein Licht aus und reflektiert kein Licht → dunkel.

Auf dunkle Materie kann nur indirekt geschlossen werden:

durch die Bewegung leuchtender Objekte und durch Lichtablenkung

Gas

Sterne

Galaxien

Cluster ...

Licht (Gravitationslinseneffekt)

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 37 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie

Rotationskurven von Spiralgalaxien

Spiralnebel Vera Rubin

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 38 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie

Erwartung der Rotationskurve für eine Spiralgalaxie

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 39 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie

gemessene Rotationskurven: typische Beispiele

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 40 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie

gemessene Rotationskurven: typische Beispiele

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 40 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie

Spiralgalaxie eingebettet in HALO

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 41 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie

Galaxien Cluster Fritz Zwicky

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 42 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Materie

Zusammenfassung: Die meiste Materie im Universum ist Dunkle Materie

Unterscheidung:

Dunkle Materie, die aus Atomen besteht


Gas, Staub

Planeten

braune Zwerge

weiße Zwerge

Neutronensterne

schwarze Löcher ...

Dunkle Materie, die nicht aus Atomen besteht

exotische dunkle Materie!

WIMPs

⎪⎬

⎪⎭


< 4 %

= 22 %

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 43 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Die beschleunigte Expansion des Universums

Die kosmologische Konstante wirkt abstoßend

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 44 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Energie

Vakuumenergie:

←→ Einsteins kosmologische Konstante

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 45 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Energie

Plato postulierte ein 5. Element, das zu dem 5. platonischen Körper

(Dodekahedron) gehören sollte, aus dem der Kosmos selbst gemacht ist:

Quintessenz

Quintessenz: Die fünfte Kraft,

kosmologische Kraft neben den vier bekannten Kräften

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 46 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Energie: überwältigende Evidenz

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 47 / 60


Dunkle Materie und dunkle Energie

Dunkle Energie

96 % des Universums sind dunkel/unverstanden:

Dunkle Energie:

größtes Rätsel der heutigen Physik

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 48 / 60


Inhalt

Die Zukunft des Universums

Beobachtungen zur Kosmologie

Theorie der Kosmologie

Das frühe Universum

Dunkle Materie und Dunkle Energie

Die Zukunft des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 49 / 60


Die Zukunft des Universums

Sternentwicklung

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 50 / 60


Die Zukunft des Universums

Ende des Lebens auf der Erde

In etwa 5 Milliarden

Jahren wird die Sonne

zu einem roten Riesen

Zerstörung: Planeten

Vergrößerung des

Sternradius

Erhöhung der

Temperatur durch

Ausdehnung des

Sternplasma

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 51 / 60


Die Zukunft des Universums

Ära der Sternbildung

Heute: Etwa 10 10 Jahre, also 10 Milliarden Jahre

heute sind wir noch am Anfang der Ära der Sternbildung

die normale Sternbildungsphase endet nach 10 14 Jahren

d.h. nach 100 Billionen Jahren

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 52 / 60


Die Zukunft des Universums

Ära der Sternbildung

Sternbildung aus Sternen

Ursache

Kollisionen von Sternen und Galaxien

Ende der Stern- und Galaxieevolution

Sterne mit 0.08M⊙ − 0.25M⊙ am häufigsten, ihre Lebenszeit ist am längsten:

→ Zeitskala für Wasserstoffverbrennung abhängig von Masse des Sterns

→ Sternbildung und -verbrennung zur Zeit 10 14 Jahren abgeschlossen

→ Keine neuen Rohstoffe, um Sterne zu bilden

→ Galaxien verblassen

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 53 / 60


Die Zukunft des Universums

Sternbildung nach der Ära der Sternbildung

Endprodukte, wenn die normale

Sternevolution aufgehört hat:

braune Zwerge, weiße Zwerge,

Neutronensterne, schwarze Löcher

Stöße zwischen braunen Zwergen

Stöße zwischen weißen Zwergen

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 54 / 60


Die Zukunft des Universums

Zerfall der Galaxien

10 15 − 10 30 Jahre

Mechanismen des Zerfalls

Kollisionlose Zusammenstöße: Sterne verlassen Galaxis

Energieverlust durch Gravitationswellen:

→ Ansammlung der gesamten Masse im zentralen schwarzen Loch

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 55 / 60


Die Zukunft des Universums

Zerfall der Galaxiencluster

Zerfall der Galaxiencluster durch

Bildung von noch größeren schwarzen Löchern, massiv wie ganze

Galaxien

Zusammenstöße von schwarzen Löchern und stellaren Objekten wirft

Objekte aus den Superclustersystemen (Abkopplung)

Resultat

Übrig bleiben einige

supermassive schwarze

Löcher, umgeben von

umherwandernden toten

Sternen

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 56 / 60


Die Zukunft des Universums

Das Zeitalter der Schwarzen Löcher

Zerfall von stellaren Objekten

Auflösung stellarer Objekte

(Neutronensterne, braune und

weiße Zwerge, Planeten)

durch Zerfall der Nukleonen

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 57 / 60


Die Zukunft des Universums

Das Zeitalter der Schwarzen Löcher

Auflösung der Schwarzen

Löcher

Auflösung durch

Hawkingstrahlung

Zeitskala: 10 98 Jahre für

M = 10 11 M⊙

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 58 / 60


Die Zukunft des Universums

Das dunkle Universum

“Leere”

Um 10 100 Jahre:

Universum besteht im Wesentlichen aus

Photonen mit immenser Wellenlänge

Elektronen

Positronen

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 59 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 Jahren:

Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 Jahren:

Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 Jahren:

Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60


Die Zukunft des Universums

Nach

100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

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Das Ende des Universums

Jutta Kunz (Universität Oldenburg) Das dunkle Universum Oldenburg 22.3.2007 60 / 60

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