Projekt Brána do vesmíru. Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Krajská hvezdáreň v Žiline

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Projekt Brána do vesmíru. Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Krajská hvezdáreň v Žiline"

Přemysl Němeček
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Projekt Brána do vesmíru Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Krajská hvezdáreň v Žiline

2 Reliktní gravitační vlny? Petr Kulhánek České vysoké učení technické v Praze Hvězdárna a planetárium hl. m. Prahy Aldebaran Group for Astrophysics kulhanek@aldebaran.cz

3 gravitační vlny inflační model reliktní záření polarizace

4 Pokřivený svět 1916: vznik OTR zakřivení prostoru zakřivení času zakřivení časoprostoru

5 Gravitační vlny nenulový kvadrupólový moment dva mody skloněné o 45 vlní se sám prostoročas g h c 1 2 t 2 2 h 0

6 Zdroje gravitačních vln podvojné zdroje (BH-BH; BH-NS, NS-NS), f ~ 1 khz zábleskové zdroje (gravitační kolaps, supernovy,...) seismické projevy hvězd (magnetary, NS) periodické signály (rotace osově nesymetrických objektů - NS) stochastické signály (z prvních okamžiků existence vesmíru) reliktní gravitační vlny

8 Spojení dvou černých děr, numerická simulace

9 Detekce gravitačních vln 1916: Albert Einstein předpověď vln 1966: Joseph Weber první pokusy o detekci 1993: Russel Hulse a Joseph Taylor PSR : LIGO 2025: LISA NGO Russel Hulse (1950) A. Einstein ( ) J. Weber ( ) Joseph Taylor (1941)

10 1966 Weberovy válce d = 66 cm l = 153 cm m = 1.4 tuny f = Hz L = km (Mariland Aragon) hliník

stáčení světelných paprsků zkracování periody (vyzařování gravitačních vln) 1974 Arecibo

11 PSR stáčení periastra 4 za rok!!! relativistický Dopplerův jev červený gravitační posuv dilatace času způsobená oběhem stáčení světelných paprsků zkracování periody (vyzařování gravitačních vln) 1974 Arecibo 1993 R. Hulse, J. Taylor Nobelova cena Russel Hulse (1950) Joseph Taylor (1941) M 1 = 1,44 M S M 2 = 1,39 M S P R = 0,059 s P O = 7h 45 min d = km

12 Detektory Detektor Umístění Velikost Provoz MARK 2 USA (Pasadena) 40 m 1991 TAMA 300 Japonsko (Tokyo) 300 m 1999 GEO 600 Německo (Hannover) 600 m 2000 LIGO USA (Hanford, Livingstone) 4 km Advanced VIRGO Itálie (Pisa) 3 km Advanced LISA oběžná dráha kolem Slunce km 2015? nebude NGO oběžná dráha kolem Slunce km 2025

13 LIGO Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory

14 LIGO Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory Handford (Washington, CALTECH), Livingston (Lousiana, MIT) l = 4 km d = 120 cm dl = m p = 1, Pa h = f = 40 Hz 2000 Hz laser: Nd:Yag, 10 W úplný provoz: 2002

15 LIGO Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory

16 LIGO Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory

17 VIRGO Cascina, 10 km od městečka Pisa, Itálie, ramena 3 km filtr

18 LISA

19 LISA reakce interferometru na obě polarizace

20 LISA

21 NGO

22 gravitační vlny inflační model reliktní záření polarizace

Problémy standardního modelu problém počáteční singularity problém Planckových škál problém plochosti Vesmíru problém horizontu problém baryonové asymetrie problém magnetických monopólů

23 Problémy standardního modelu problém počáteční singularity problém Planckových škál problém plochosti Vesmíru problém horizontu problém baryonové asymetrie problém magnetických monopólů problém počátečních fluktuací nutných k tvorbě galaxií dr/r ~10-59!! l P = (hg/c 3 ) 1/2 ~ m t P = (hg/c 5 ) 1/2 ~ s m P = (hc/g) 1/2 ~ 10-8 kg E P = (hc 5 /G) 1/2 ~ GeV ~ 10 9 J

24 Historie inflačního modelu Alan Guth, 1979 první inflační scénář Andrej Linde, Paul Steinhardt a Andreas Albrecht, 1982 nový inflační scénář Andrej Linde, Vilenkin, 1983 chaotická inflace Andrej Linde, 1986 chaotická inflace s kvantovými fluktuacemi

25 První inflační scénář Alan Guth, 1979 R(t) 2 / 3 t éra látky v R 2 8 G r 3 k R 2 1/ 2 t éra záření t 2 dr dt 8 G r R 3 0 Alan H. Guth MIT 3 2/3 r ~ 1/ R R( t) ~ t hmota 4 1/2 r ~ 1/ R R( t) ~ t záření t r ~ const Rt ( ) ~ e vakuová hustota energie

26 První inflační scénář konstantní hustota exponenciální expanze záporný tlak fázový přechod rozpad falešného vakua (skal. polí) oscilace kolem minima energie znovu ohřátí Vesmíru vznik horké polévky elem. částic standardní kosmologie začíná

27 První inflační scénář Zachování energie: energie vzniklých gravitační energie Život na dluh: bude splacen až na konci Vesmíru T c K? t s? E GeV? narušení GUT?? (kt c ) GeV s S R Po inflaci: r/r 1±10 58 Dnes: r/r 1±10 6 problém horizontu problém plochosti problém monopólů z čeho vznikly všechny částice (10 90 )?

28 První inflační scénář potíže nutnost tunelování potenciálovou bariérou pomalý vznik bublin, obtížné spojování vzniká silně nehomogenní Vesmír?? Jiný tvar potenciálu??

29 Nový inflační scénář Andrej Linde, Paul Steinhardt a Andreas Albrecht, 1982 Colemanův-Weinbergův potenciál pro Higgsovo pole velmi plochá bariéra vzniká málo bublin nebo jen jediná Andrej Linde

30 Chaotická inflace Chaotické počáteční podmínky Nepotřebuje plató v potenciálu (netřeba falešné vakuum!) Postačí parabolický potenciál V = ½ m 2 Počáteční hodnota musí být dosti velká ( 0 > 3 m P ) Co způsobuje inflaci? Inflatonové pole??

31 gravitační vlny inflační model reliktní záření polarizace

34 Planck zrcadlo: 1,9 1,5 m hmotnost zrcadla 28 kg!!! sonda: 4,2 4,2 m hmotnost: 1800 kg úhlové rozlišení: 5 obor: mikrovlny až submilimetry tepelné rozlišení: 2 μk životnost: 15 měsíců teplota: 273,05 C cena: 700 milionů 1 pasivní chladič (vyzařováním) 3 aktivní chladiče: 20 K Jet Propulsion Laboratory, USA 4 K Rutherford Appleton Laboratory, UK 0,1 K Institut Néel, Grenoble

35 LFI detektor FEM (Front End Module) BEM (Back End Module) OMT (orthomode transducer)

36 Planck, po roce (červenec 2010)

37 Planck (2013)

38 SPT ACT

39 Parametr Planck stáří vesmíru 13, let trvání Velkého třesku let Hubblova konstanta 67 km s 1 Mp 1 množství atomární látky 4,9 % množství temné hmoty 26,8 % množství temné energie 68,3 %

40 gravitační vlny inflační model reliktní záření polarizace

41 gravitační vlny mohly unikat od prvopočátečního období inflace (počátek plus sekund) reliktní záření počátek plus let světlo gravitační vlny polarizují reliktní záření nyní počátek plus 14 miliard let

42 Polarizace fluktuací CMB

43 Polarizace fluktuací CMB Při měření polarizace je možné oddělit tzv. E mody způsobené fluktuacemi hustoty a B mody způsobené gravitačními vlnami! skalární fluktuace (hustota): E mód vektorové fluktuace (struny, defekty): B mód tenzorové fluktuace (gr. vlny): E, B mód vznik hvězd (reionizace) P symetrie CPT symetrie gravitační vlny

44 South Pole Telescope + BICEP2

45 BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) 4 K 512 TES senzorů 150 GHz apertura 26 cm stínění 8 m 4 GB dat za den

46 BICEP2

47 BICEP2 červená: modrá: + R = T/S = 0,2 se σ = 3. Korelace 7,7 σ s IR mapou fluktuací z Herschel/Spire

48 Andrej Linde po objevu

49 Budoucnost: Planck

50 Budoucnost: ALMA

51 Budoucnost: Atacama Cosmology Telescope (2007) průměr 6 m (71 segmentů) sekundár 2 m (11 segmentů) skenování 5 (2 za sec) 145 GHz, 215 GHz, 280 GHZ 3 pole 1024 pixelů supravodivé detektory TES

52 Děkuji za pozornost

Podobné dokumenty

Gravitační vlny. Jaroslav Reichl, SPŠST Panská, Praha inspirováno přednáškou Jiřího Podolského, MFF UK Praha

Gravitační vlny. Jaroslav Reichl, SPŠST Panská, Praha inspirováno přednáškou Jiřího Podolského, MFF UK Praha Gravitační vlny Jaroslav Reichl, SPŠST Panská, Praha inspirováno přednáškou Jiřího Podolského, MFF UK Praha ALBERT EINSTEIN Albert EINSTEIN (14. 3. 1879 v Ulmu 18. 4. 1955 v Princetonu) 1900 první publikace