BIg Bang och gravitationsvågor-ppt 9

Kosmisk inflation

En kosmologisk teori om att universum under sina allra första ögonblick genomgick en extremt snabb expansion.

Hur används galaxernas rödskiftning som bevis för att universum expanderar?

Rödskiftning är när objekt syns rödare eftersom de rör sig bort från betraktaren och ljusvågorna då sträcks ut och får en högre våglängd, dvs upplevs rödare. Kallas även doppler-effekten. Rödförskjutning innebär att ljusvågorna från ljuskällor som rör sig bort från oss dras ut och får en längre våglängd och mindre frekvens vilket får det att ses som rödare.

Genom att observera ljuset från olika ljuskällor runt om i universum kan man se att de har olika mycket rödförskjutning, mer ju längre bort de befinner sig, vilket ger ett bevis på universums expansion. Man kan observera olika spektrum och emissionslinjer hos ämnen hos ljuskällorna och jämföra dessa för att se hur mycket spektrat förskjutits. 

Vad är den kosmiska bakgrundsstrålningen?

I början efter Big Bang bestod universum av plasma, dvs joniserad gas med fria elektroner, atomer och joner. Detta stoff gjorde universum opakt och hindrade fotoner från att ta sig igenom. När ansamlingar av massa bildades, och universum hade olika densiteter på olika ställen började fotoner kunna ta sig igenom på vissa ställen och det är dessa oregelbundenheter som kan observeras i den kosmiska bakgrundsstrålningen idag. 

Vad är gravitationsvågor, och hur uppstår de enligt den allmänna relativitetsteorin?

Gravitationsvågor är krusningar i krökningen av rumtiden, dvs skillnader i rumtiden, som fortplantar sig genom rummet som vågor. Dessa uppstår när massiva objekt, såsom svarta hål eller neutronstjärnor, accelererar genom att tex kollidera eller kretsa kring  varandra. 

Hur gav observationerna av Hulse–Taylor-pulsaren (PSR B1913+16) ett indirekt bevis för existensen av gravitationsvågor?

Man kunde se skillnader i periodtid, från ljuset som blinkar från pulsaren. Frekvensen borde varit detsamma men skiljde sig åt.

• Binärt stjärnsystem med en stjärna och en pulsar som kretsar kring varandra

• Enligt allmänna relativitetsteorin förlorar systemet energi i form av gravitationsvågor när det roterar.

• →kropparna närmar sig pga detta långsamt varandra

• → omloppstiden minskar

Vad upptäckte LIGO år 2015, och vilket år tilldelades Nobelpriset i fysik för denna upptäckt?

LIGO upptäckte gravitationsvågor vilket tilldelades Nobelpris år 2016. De kunde se att ljus som skickades ut åt ett håll hade sträckts ut till skillnad från ljus som skickas åt ett annat håll. 

Hur förklarar Big Bang-teorin uppkomsten av universums väte och helium, och vilka tidiga processer och förhållanden gjorde att dessa grundämnen bildades i just de proportioner vi observerar idag? 

Första sekunden skapades materia och antimateria som annihilerades och återskapades. Neutroner som skapades sönderföll till elektroner och protoner.

De tio första sekunderna efter Big Bang tror man att det av någon anledning bildades lite mer materia än så kallad antimateria så att ett överskott av materia växte fram.

Ett par minuter efter Big Bang hade universum expanderat och temperaturen sjunkit så parbildningen av kvarkar/antikvarkar och positroner/elektroner och annihilationen saktades ner och vätefusion började. Detta pågick tills universum blev kallt nog för vätefusion att avstanna. Under denna tid bildades allt helium.