Urknall

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Urknall
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Heutiges Weltbild
Edwin Hubble Universum expandiert
Albert Einstein Allgemeine Relativitätstheorie
(1915)
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Galaxien
4
Spektrallinien
Abb. 1 Spektrum des weißen Lichtes
Abb. 2 Spektrum von Helium
Abb 3 Spektrum von Kohlenstoff
Beobachtungen Rotverschiebung bei ALLEN Galaxien
? das Universum expandiert
5
Hubble-Gesetz
v H0d v - Radialgeschw. H0-
Hubble-Parameter d - Entfernung der Gal.
Edwin Hubble Universum expandiert
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infrarote Aufnahme von Sternen u. Galaxien (ca 50
100 Lichtjahre entfernt)
2. November 2005
7
Licht von ersten Sternen im Universum (ca 13 Mrd
Jahre alt)
2. November 2005
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PLANCK- Ära
10-43
0
Zeit, sec
Temperatur ? Dichte ?
Temperatur 1032 Kelvin Dichte 1092 g/cm³
Singularität
9
PLANCK- Ära
10-43
0
Zeit, sec
Temperatur ? Dichte ?
Temperatur 1032 Kelvin Dichte 1092 g/cm³
Singularität
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PLANCK- Ära
10-43
0
Zeit, sec
Quantenvakuum Teilchen und Antiteilchen
11
PLANCK- Ära
10-43
0
Zeit, sec
Quantenvakuum Teilchen und Antiteilchen
Casimir-Effekt (1948)
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Was war vorher?
0
Zeit
primordiales Quantenvakuum primordial
ursprünglich, am Anfang stehend
beliebig viele Dimensionen
Urknall
spontane Symmetriebrechung
(Quantenvakuumfluktuation)
10 Dimensionen
4 Dimensionen
13
Entstehung von Kräften
10-43
10-36
10-12
0
Zeit, sec
Urkraft
GUT-Kraft
Schwache Wechselwirk.
Elektromag. Kraft
Starke Wechselwirkung (Kernkraft)
Gravitation
GUT Grand Unified Theory
14
Entstehung von Elementen
3 Min
400.000 Jahre
0
Zeit
Entkopplung der Strahlung
H, 3He, 4He
P l a s m a
Materie - ionisiert - ans Strahlungfeld
gekoppelt
15
Gleich gehts weiter...
Boris Levin
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Schwarze Löcher
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Gliederung

• Einsteins Relativitätstheorie
• Der Tod eines Sterns
• Verschiedene Typen von schwarzen Löchern
• Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius)
• Wie kann man schwarze Löcher sehen?
• Raumkrümmung und die Zeit bei einem schwarzen
  Loch

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Einsteins Relativitätstheorie

• Je schneller sich ein Körper bewegt, desto
  langsamer vergeht für ihn die Zeit
• Raum und Zeit kommen nicht getrennt vor,
  sondern zusammen als Raum-Zeit
• Gravitation Krümmung der Raumzeit

Raumzeit - Krümmung
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Einsteins Relativitätstheorie
Beweis der Raumzeit-Krümmung durch Ablenkung von
Lichtstrahlen bei der Sonne
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Der Tod eines Sterns
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Weiße Zwerge

• sehr klein, deshalb geringe Leuchtkraft trotz
  hoher Temperatur

• Masse ähnlich der Masse unserer Sonne
• Dichte 1 Tonne pro Kubikzentimeter
• Temperatur ca. 25.000 C
• Radius ca. 20.000 km
• Stabil unter 1,4 Sonnenmassen
• Entartungsdruck ? Gravitationskraft

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Neutronensterne

• Elektronen und Protonen fusionieren beim
• Gravitationskollaps zu Neutronen
• Stern ist stabil durch die sehr hohe Dichte
  des Kerns

• Masse großer 1,4 und kleiner 3,2 Sonnenmassen
• Dichte 1Mrd. Tonnen pro Kubikzentimeter
• Radius ca. 10 km

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(Stellare) Schwarze Löcher

• Entstehen wie ein Neutronenstern, nur dass
• der Stern nie aufhört zu kollabieren

• Masse mehr als 3,2 Sonnenmassen
• Dicht unendlich groß, da der Stern immer weiter
  zusammenfällt
• Radius wenige Kilometer

Illustration Schwarzes Loch in einem
Doppelsternsystem, durch die hohe Gravitation
fließt Gas zum Schwarzen Loch
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Typen von Schwarzen Löcher

• Supermassive Schwarze Löcher
• - im Zentrum von Galaxien
• - Milliardenfache Masse unserer Sonne
• - Größe unseres Sonnensystems

2. Stellare Schwarze Löcher - Überrest eines
toten Sterns
Supermassives Schwarzes Loch
3. Winzige primordiale (urzeitliche) Schwarze
Löcher - Gewicht einige Milliarden Tonnen
- Durchmesser kleiner als ein Atomkern -
verschlucken fast keine Materie - existieren
bisher nur in der Theorie
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Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius)

• Radius um ein Schwarzes Loch, an dem die
• Fluchtgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkei
  t ist.
• Materie, die in diesem Radius gerät, müsste
• schneller als Licht sein um zu entkommen.

• Ein Schwarzes Loch hat keine feste
• Oberfläche, nur diesen Schwarzschild-Radius

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Der Ereignishorizont (Schwarzschild-Radius)
Entweichgeschwindigkeit

• vv(2GM/r)
• (v Entweichgeschwindigkeit,
• G Gravitationskonstante, M Masse, r Radius)
• Sonnenradius 700.000 km
• Entweichgeschwindigkeit an der
• Sonnenoberfläche 617 km/s

Schwarzschild-Radius

• Rs2GM/c²
• Schwarzschild-Radius der Sonne 2,9 km

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Wie kann man Schwarze Löcher sehen?

• Anhaltspunkte durch in das Schwarze Loch fallende
  Objekte
• Sie gehen in eine Umlaufbahn um das Schwarze Loch
• Sie senden Licht und kurzwellige Strahlung aus
• Akkretionsscheiben

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Wie kann man Schwarze Löcher sehen?
Das von einer Galaxie abgestrahlte Licht trifft
auf das Schwarze Loch. Das Licht, das sehr nahe
auf das Schwarze Loch trifft, wird verschluckt.
Das restliche wird durch die Raumkrümmung
verzerrt.
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Die Raumkrümmung bei einem Schwarzem Loch
Da ein Schwarzes Loch eine unbegrenzt hohe Dichte
hat, wird die Raumzeit so stark zugespitzt, dass
sie zerreißt. Dieses Loh der Raumzeit nennt man
Singularität
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Die Zeit bei einem Schwarzem Loch
In der Nähe großer Massen vergeht die Zeit
langsamer
aHypothese der Zeitdilatation
1960 experimentell bestätigt
Da im Schwarzem Loch unendlich hohe Masse
konzentriert ist, gibt es dort keine Zeit!
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Quellenangaben Relativitätstheorie
http//www.quarks.de/ Die Relativitätstheorie
- einfach erklärt http//www.yourbestman.de/
000/bnice/wurml/sl3.htm http//lexikon.astronomi
e.info/Einstein/Einstein.html Der Tod eines
Sterns http//www.bnv- bamberg.de/home/ba461
6/gkastro/gkastro30.htm http//members.aol.com/a
unkelbach/schulcd/physik/ster ne.htm Weiße
Zwerge http//www.br-online.de/wissen-
bildung/thema/sonne/riesen.shtml
http//www.jgiesen.de/astro/stars/schwarzesLoch.
htm http//www.astro-web.de/vhs/sterne/wzwerge.h
tml Neutronensterne http//www.jgiesen.de/astr
o/stars/schwarzesLoch.htm Schwarze Löcher
http//www.quarks.de/relativ/05.htm
http//www.astro-web.de/vhs/sterne/schwarzloch.h
tml http//www.astris.de/astronomie/schwarze20l
oecher/s chwarze_loecher.html
http//www.mpia-hd.mpg.de/suw/suw/SuW/BR-
alpha/AC008-SchwarzeLoecher/AC008-356.html
http//www.zum.de/Faecher/A/Sa/STERNE/schw_loech
er.htm http//olsnsrv.cs.uni-magdeburg.de/OLSN
/Schulen/OvG- Gym-MD/andib/tbrueck.htm
http//www.wissen.de/ Stichwort Schwarzes
Loch http//www.yourbestman.de/000/bnice/wurml/
sl.htm Raumkrümmung http//www.blue-
cosmos.de/themen/gravitation/gravitation.html
http//www.myuniversum.de/Astronomie/Stellarastr
onom ie/Lebenszyklus/Schwarzes_Loch/schwarzes_lo
ch.html