Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Παράδοξο του Olbers Αλέξανδρος Κατέρης, Φυσικός, MSc, Phd Ιατρική Φυσική Γιατί ο ουρανός είναι σκοτεινός τη νύχτα?

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Παράδοξο του Olbers Αλέξανδρος Κατέρης, Φυσικός, MSc, Phd Ιατρική Φυσική Γιατί ο ουρανός είναι σκοτεινός τη νύχτα?"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Παράδοξο του Olbers Αλέξανδρος Κατέρης, Φυσικός, MSc, Phd Ιατρική Φυσική Γιατί ο ουρανός είναι σκοτεινός τη νύχτα?

2 Ποιος διατύπωσε το παράδοξο ? Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers έζησε από το 1758 έως το Ανακάλυψε τους αστεροειδείς Παλλάδα (1802) και Βέστα (1807) Πλουραλιστής, Ανοικτόμυαλος, θερμός υποστηρικτής ότι μπορεί να υπάρξει ζωή στη Σελήνη

3 Το αντικείμενο της συζήτησης και τα επιστημονικά πιστεύω της εποχής Κοσμολογικές αρχές, ομογενές και ισότροπο σύμπαν Άπειρο σε διαστάσεις και ηλικία σύμπαν, Στατικό με κανονική χωρική κατανομή αστεριών (Sir Isaac Newton) Η άποψη του ‘Olbers’ για φωτεινό ουρανό τη νύχτα ονομάστηκε παράδοξο από τον Hermann Bondi το 1952 Κάθε γραμμή που ξεκινάει από το μάτι μας καταλήγει στην επιφάνεια κάποιου αστεριού Ολόκληρος ο ουρανός πρέπει να είναι τόσο φωτεινός όσο η επιφάνεια του ήλιου

4 Δάσος

5 Tο ανάλογο του δάσους

6 Φαινόμενη Λαμπρότητα Εάν μετρήσουμε τη ροή των φωτωνίων από τον ήλιο σε ακτίνα d, από αυτόν Αν διπλασιάσουμε την απόσταση d από τον ήλιο, τότε η ηλιακή ροή φωτός μειώνεται κατά έναν παράγοντα 4 (Νόμος αντιστρόφου τετραγώνου).

7 Επιφανειακή λαμπρότητα Η στερεή γωνία που εκτείνεται από τον Ήλιο έως το μάτι του παρατηρητή υπολογίζεται ως: Αν διπλασιάσουμε την απόσταση d από τον ήλιο, τότε η στερεή γωνία μειώνεται επίσης κατά έναν παράγοντα 4

8

9 Αυτό σημαίνει ότι η ένταση ανά μονάδα επιφάνειας και στερεής γωνίας είναι σταθερή: Εφόσον η λαμπρότητα B ενός σφαιρικού φλοιού είναι σταθερή, τότε το φως που φτάνει σε εμάς από τα μακρινά αστέρια δεν πρέπει να διαφέρει από αυτό των κοντινών όπως ο ήλιος και ο ουρανός θα έπρεπε να πλημμυρίζει φως!

10 Κτήμα με οπωροφόρα-Κανονική Διάταξη

11 Στο σύμπαν παρατηρείται τυχαία Κατανομή των αστέρων? Ή η κατανομή τους μοιάζει με τη διάταξη διάταξη του κτήματος? Παίζει ρόλο η κλίμακα που επιλέγουμε όταν αναζητάμε την απάντηση στην ερώτηση ομογενές και ισότροπο σύμπαν?

12 Τυχαία κατανομή αστέρων-Αλλά που βρίσκεται ο παρατηρητής? Και πως βλέπει?

13 Χωρική διακριτική Ικανότητα

14

15 Μεσοαστρική σκόνη Μία Πηγή: Έκρηξη Υπερκαινοφανών (supernova) Σωματίδια σκόνης σε αδιαφανή νέφη απορροφούν φως Μήπως η μεσοαστρική σκόνη είναι υπεύθυνη που ο ουρανός είναι σκοτεινός τη νύχτα?

16 Όχι! Τα αστέρια που βρίσκονται ‘πίσω’ από τη σκόνη θα τη θέρμαιναν και αυτό θα μπορούσαμε να το ανιχνεύσουμε με την κατανομή Stefan-Boltzman για ένα σώμα που εκπέμπει ακτινοβολία (μέλαν σώμα)

17 Η πλούσια προσφορά του Hubble Το Hubble τοποθετήθηκε σε γήινη τροχιά από το διαστημικό λεωφορείο Discovery (STS-31) στις 24 Απριλίου 1990 και είναι αποτέλεσμα συνεργασίας μεταξύ της NASA και της ESA. Η λειτουργική ευθύνη του ανήκει στο Space Telescope Science Institute της Βαλτιμόρης στο Μέριλαντ. Στη διάρκεια της λειτουργίας του, το Hubble: Πραγματοποίησε περιφορές γύρω από τη Γη

18 Διένυσε περισσότερα από 2,6 δισ. χλμ. ή 17 φορές την απόσταση Γης - Ήλιου Τράβηξε περισσότερες από φωτογραφίες Παρατήρησε πάνω από αστρονομικά αντικείμενα Συνέλεξε εκατοντάδες Τerrabytes δεδομένων «Πρωταγωνίστησε» σε πάνω από επιστημονικά άρθρα

19 Ήλιος: Στη φασματική γραμμή Ηα του υδρογόνου (αριστερά). Διακρίνονται μαύρα νήματα (προεξοχές σε "κάτοψη") Στο υπεριώδες (δεξιά). Τεράστια προεξοχή ύψους χλμ.

20 Το άστρο Eta Carinae ή Ήτα Tρόπιδος είναι ένα ασυνήθιστο μεταβλητό αστέρι ακριβώς έτη φωτός μακριά από τη γη.

21 Νεφέλωμα Έλικα, 690 ly Πλανητικό νεφέλωμα ενός αστεριού που πέθανε Το "πτώμα", ένας λευκός νάνος, διακρίνεται στο κέντρο του σχηματισμού

22 Η κατανομή των αστέρων είναι τυχαία Οι διαστάσεις του σύμπαντος είναι άπειρες Η ηλικία του σύμπαντος είναι άπειρη Το παράδοξο συνεχίζει να υφίσταται!

23 Η εικόνα είναι από το πολύ γνωστό Νεφέλωμα των Αετών (Eagle Nebula), που ονομάζεται και "Στυλοβάτες της Δημιουργίας". Πρόκειται για έναν αστρικό βρεφικό σταθμό, όπου δημιουργούνται συνεχώς νέα άστρα

24 Πλειάδες: 440 ly Σμήνος νέων αστέρων στον Ταύρο Ακόμη "τυλιγμένα" στο νέφος από το οποίο δημιουργήθηκαν Έξι ορατά με γυμνό μάτι

25 Η κατανομή και στα σμήνη αστέρων είναι τυχαία Οι διαστάσεις του σύμπαντος είναι άπειρες Η ηλικία του σύμπαντος είναι άπειρη Το παράδοξο συνεχίζει να υφίσταται!

26 Όρια του Γαλαξία μας: ly

27 Μεγάλο νέφος Μαγγελάνου: ly Δορυφόρος του Γαλαξία μας Ορατός από το νότιο ημισφαίριο Το παρατήρησε ο Μαγγελάνος κατά την διάρκεια του περίπλου της Γης

28 Γαλαξίας Ανδρομέδας: 2,5 εκατομμύρια ly

29 Γαλαξίας NGC 55: 5 εκ. ly

30 Γαλαξίας Μ81: 12 εκ. ly Τα "γηραιά" αστέρια (κίτρινα) είναι στο κέντρο του γαλαξία Τα "νέα" αστέρια (μπλε) σχηματίζουν τις σπείρες

31 Γαλαξίας Μ 51: 31 εκατομμ. ly

32 Η κατανομή των γαλαξιών είναι τυχαία Οι διαστάσεις του σύμπαντος είναι άπειρες Η ηλικία του σύμπαντος είναι άπειρη Το παράδοξο συνεχίζει να υφίσταται!

33 Stephan's quintet: εκατομμύρια ly Πέντε γαλαξίες δίπλα- δίπλα.Οι δύο (κάτω) ανταλλάσσουν εμφανώς ύλη (σκόνη, αέριο και αστέρια!)

34 Ο μεγαλύτερος γνωστός γαλαξίας (αριστερά) στο κέντρο του σμήνους γαλαξιών Abell 2029 (δεξιά): 1 δις ly.

35 Βαρυτικός φακός: 5 δισ ly Ένα συμπαγές σμήνος γαλαξιών (κίτρινοι, κέντρο) "συγκλίνει" το φως ενός πιο απομακρυσμένου γαλαξία το κάνει να φαίνεται σαν μπλε κυκλικά τόξα.

36 Hubble deep field: 12 δις ly

37 Hubble ultra deep field: 13 δις ly

38 Η κατανομή και στα σμήνη γαλαξιών είναι τυχαία Οι διαστάσεις του σύμπαντος είναι άπειρες Η ηλικία του σύμπαντος είναι άπειρη Το παράδοξο συνεχίζει να υφίσταται!

39 Ενα Quasar 10 δισ ly από τη Γη-Αστερισμός Carter

40 Δίδυμοι Quasars-11 δισ ly από τη ΓΗ

41 Η κατανομή και στα Κβάζαρς είναι τυχαία Οι διαστάσεις του σύμπαντος είναι άπειρες? Η ηλικία του σύμπαντος είναι άπειρη? Bing Bang- ΘΕΩΡΙΑ ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑΣ Το παράδοξο αρχίζει να καταρρέει..

42 Ορατό Σύμπαν: 13,8 δις έτη φωτός (η ραδιοακτινοβολία του "απόηχου" της Μεγάλης Έκρηξης )

43 Λύση: Πεπερασμένο ορατό σύμπαν Πρώτος εισηγήθηκε τη θεωρία (θεωρητικά) ο Edgar Allen Poe το 1848 και ακολούθησε ο Λόρδος Kelvin (μαθηματικά) στα 1900 –"Εφόσον η διαδοχή των αστέρων είναι ατελείωτη, τότε το υπόβαθρο του ουρανού θα μας στέλνει μία ομογενή φωτεινότητα...αφού δεν θα υπάρχει απολύτως κανένα σημείο σε όλο αυτό το υπόβαθρο όπου δεν θα υπάρχει έστω και ένα αστέρι. Ο μόνος τρόπος λοιπόν, υπό αυτήν την προϋπόθεση, για να αντιληφθούμε το χώρο και τα γεγονότα που συμβαίνουν στο σύμπαν όπως αυτά τα παρατηρούμε μέσω των τηλεσκοπίων μας, θα είναι να υποθέσουμε ότι η απόσταση από το μη ορατό υπόβαθρο είναι τόσο πελώρια ώστε καμία φωτεινή ακτίνα δεν δεν έχει καταφέρει ακόμη να μας προσεγγίσει !"

44 Πεπερασμένο ορατό σύμπαν Ακόμη και αν το σύμπαν ήταν άπειρο, με απείρως μεγάλο αριθμό αστεριών, ισχυρίστηκε ότι το ορατό σύμπαν είναι πεπερασμένο σε μέγεθος. Το φως από αστέρια που βρίσκονται έξω από την ορατή σφαίρα δεν είχαν αρκετό χρόνο για να μας προσεγγίσουν Ο Kelvin υπολόγισε ότι για να έχουμε νυχτερινό ουρανό τόσο φωτεινό όσο ο ήλιος, θα έπρεπε να λαμβάνουμε αστρικό φως από 3x10 15 ly μακριά

45 Πεπερασμένος χρόνος ζωής για τα αστέρια Τυπικός χρόνος ζωής για τα αστέρια: 10 δισεκατομμύρια χρόνια Ηλικία σύμπαντος: 13.7 δισεκατομμύρια χρόνια Τα αστέρια του νεαρού σύμπαντος έχουν ήδη πεθάνει Σε κάθε χρονική στιγμή λαμβάνουμε μόνο ένα συγκεκριμένο ποσό από το φως που εκπέμπεται συνολικά στο σύμπαν. Δεν εκπέμπεται αρκετό ορατό φως από τα άστρα για να μετατρέψουν τον σκοτεινό νυχτερινό ουρανό σε φωτεινό.

46 Το τηλεσκόπιο Hubble έδωσε λύσεις Το σύμπαν είναι διαστελλόμενο αφού μέσω του Hubble παρατηρήθηκε μετατόπιση του φάσματος του φωτός των αστέρων προς το κόκκινο (red shift light-Doppler effect) Τα αστέρια που βρίσκονται πιο μακριά από ένα παρατηρητή έχουν περισσότερο διαστελλόμενο χώρο ανάμεσά τους έτσι η μετατόπιση προς το κόκκινο είναι πιο έντονη Έτσι η λαμπρότητα τους θα μειώνεται όσο παρατηρούμε αστέρια που βρίσκονται πιο μακριά.

47 απόσταση1 Mlyrs Ηλικία αστεριού7,000 years old

48 Η ζωή των αστεριών Δεν γεννιούνται όλα την ίδια χρονική στιγμή Φως από νέα σε ηλικία και μακρινά αστέρια δεν μας έχει προσεγγίσει ακόμη Ακτινοβολία από ήδη νεκρά αστέρια μας «βομβαρδίζει» ακόμη

49 Οι διαστάσεις του σύμπαντος είναι πολύ μεγάλες αλλά Πεπερασμένες Αλλά ποιο είναι το σχήμα του? Η ηλικία του σύμπαντος είναι Πεπερασμένη (ακτινοβολία υποβάθρου-το ίχνος του Bing-Bang) Το παράδοξο αρχίζει να καταρέει...

50 PacMan

51 Επίπεδο σύμπαν, ρ=ρc,Διαστελλόμενο με μειούμενο ρυθμό

52 PacMan Σφαιρική γεωμετρία-ρ>ρc Κλειστό σύμπαν

53 PacMan

54 Μονόχωνο Υπερβολοειδές-Ανοικτό σύμπαν-ρ<ρc

55

56 Παράλλαξη   

57

58 Ανάγκη για Πρότυπα Κεριά στο Σύμπαν(standard candles) Παλλόμενοι μεταβλητοί αστέρες Σταθερή περίοδος γνωστή στους αστρονόμους m time m-M =d

59 Εκτίμηση αποστάσεων στο σύμπαν Standard Candles Κύρια σειρά RR Lyrae Κηφείδες Υπεργίγαντες Τύπου Ia Υπερκαινοφανείς } Μεταβλητοί Polaris

60 Εκτίμηση αποστάσεων Παράλλαξη Γραμμικότητα κύριας ακολουθίας Φασματική παράλλαξη Διάταξη σμηνών Παλλόμενοι μεταβλητοί αστέρες Κηφείδες Τύποι γαλαξιών

61 24Mpc 300Mpc 780Mpc 1220Mpc 1200 km/sec 15,000 km/sec 39,000 km/sec 61,000 km/sec BlueRed

62

63

64 Redshift Οι γαλαξίες ακτινοβολούν φως Το φως φτάνει στη γη μετατοπισμένο προς το κόκκινο Το φως από μακρινούς γαλαξίες φτάνει ως υπέρυθρο IR Το φως από του τους πιο μακρινούς γαλαξίες φτάνει ως ραδιοκύμα Αναζήτηση ραδιοκυμάτων λόγω αύξηση της θερμοκρασίας Δυνατό ραδιοσήμα από κάποιες περιοχές Αδύναμο ραδιοσήμα από όλες τις υπόλοιπες κατευθύνσεις

65 Η ηλικία του σύμπαντος σε σχέση με τη διαστολή του Ποιος παράγοντας συνεισφέρει περισσότερο στην μειωμένη παρατηρούμενη ακτινοβολία που βλέπουμε:Η πεπερασμένη ηλικία των γαλαξιών ή η διαστολή του σύμπαντος? Ας ξεκινήσουμε βρίσκοντας την ένταση του ορατού φωτός από όλους τους γαλαξίες

66 Συνολική ένταση n o : πυκνότητα των γαλαξιών που σχηματίστηκαν τη χρονική στιγμή t f (big bang) F: φάσμα γαλαξία σαν συνάρτηση του μήκους κύματος και του χρόνου R=R(t): συντελεστής σχετικός με τη διαστολή του σύμπαντος – Νόμος Hubble R o : ακτίνα του σύμπαντος τώρα I(λ o ) ένταση για μήκος κύματος λ o για όλες τις ακτινοβολίες των γαλαξιών που βρίσκονται μέσα σε μια νοητή σφαίρα με ακτίνα αντίστοιχη με το χρόνο δημιουργίας των γαλαξιών

67 Απλοποιημένο μοντέλο: υποθέτωντας ότι οι γαλαξίες συμπεριφέρονται ως μέλαν σώμα: Όσον αφορά την ηλικία των γαλαξιών, η φωτεινότητα των γαλαξιών μειώνεται όσο το φάσμα τους μετατοπίζεται προς το κόκκινο Το φάσμα των γαλαξιών

68 Η παράμετρος c εκφράζεται ως: Και αντικαθιστώντας το F υπολογίζεται η ολική ένταση:

69 Συγκρίσεις στατικού και διαστελλόμενου σύμπαντος Αν συγκρίνουμε την ένταση που υπολογίσαμε σε ένα διαστελλόμενο σύμπαν σε σχέση με ένα πλήρως στατικό : R o =R, T=T o Προκύπτει ότι η ένταση είναι ανάλογη με την ηλικία των γαλαξιών στο σύμπαν t o -t f Αυτό που μας ενδιαφέρει είναι ο λόγος των εντάσεων I/I s για το διαστελλόμενο και το στατικό σύμπαν

70 Η επίδραση του διαστελλόμενου σύμπαντος Διάφοροι παράμετροι μπορούν να ποικίλουν όπως η πυκνότητα των γαλαξιών και ο χρόνος που δημιουργήθηκε ένας γαλαξίας Αλλά: Κάθε φορά λαμβάνουμε την ίδια μείωση στην ένταση I/I s ~1/3 Άρα η διαστολή του σύμπαντος μειώνει την παρατηρούμενη ένταση φωτός στο ~1/3, ενώ η ηλικία των γαλαξιών επηρεάζει την παρατηρούμενη ένταση σε τάξη μεγέθούς ανάλογη του χρόνου ζωής τους t o -t f

71 Περίληψη-Συμπεράσματα Με το παράδοξο του Olbers’ διατυπώνεται η άποψη ότι σε ένα άπειρο και στατικό σύμπαν με άπειρα ομογενώς κατανεμημένα αστέρια (γαλαξίες) ο ουρανός τη νύχτα έπρεπε να φαίνεται τόσο φωτεινός όσο η επιφάνεια του ήλιου Απαντήσεις: –Μετακίνηση του φάσματος του φωτός προς το κόκκινο λόγω διαστολής του σύμπαντος –Πεπερασμένο, ορατό σύμπαν –Πεπερασμένη ηλικία των γαλαξιών, δεν έχει φτάσει το φως τους σε μας –-Η ταχύτητα του φωτός στο κενό αποτελεί όριο ταχυτήτων

72 Ευχαριστώ !


Κατέβασμα ppt "Παράδοξο του Olbers Αλέξανδρος Κατέρης, Φυσικός, MSc, Phd Ιατρική Φυσική Γιατί ο ουρανός είναι σκοτεινός τη νύχτα?"

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google