Categorie: Astronomie

Big Bang / Oerknal & het Universum

Oerknal of Big Bang is de populaire benaming van de kosmologische theorie die op basis van de algemene relativiteitstheorie aannemelijk maakt dat 13,7 miljard jaar geleden het heelal ontstond uit een enorm heet punt (ca. 1028 Kelvin), met een bijna oneindig grote dichtheid, ofwel een singulariteit. Tegelijkertijd met de oerknal zouden ruimte en tijd zijn ontstaan.

Index:

Introductie
Great Debate
Hubbleconstante / Hubblespanning
Omega Centauri afspeellijst
Tijd
What happened before the Big Bang? / Did A Black Hole Give Birth To Our Universe?
Hoe oud is het heelal?
Speciale Relativiteitstheorie/Zwaartekracht
Physicists Think They’ve Spotted the Ghosts of Black Holes from Another Universe
There are 5 eras in the universe’s lifecycle
Is The Universe Actually A Fractal?
Cosmologists create 4,000 virtual universes to solve Big Bang mystery
Donkere materie / Dark matter
Donkere energie
Eerste materie in het Universum
How the universe works, cosmology, quantum and particle physics
Simulatie / Illusie
Planetoïden
Lichtsnelheid
Vorm van het Universum
Gravitatiegolven / Gravitational Waves
Laniakea
Reionization
Ster
Big Bang / Oerknal & het Universum : Ruimteweer

Links

Introductie:
Het is wiskundig te formuleren hoe een driedimensionale ruimte ontstaat uit een punt, maar niet visueel voorstelbaar. Het beeld van een analoge tweedimensionale ruimte helpt echter: het oppervlak van een bol die opzwelt vanuit een punt. Dat oppervlak is gekromd, het heeft geen randen en het is eindig; eigenschappen die een driedimensionale ruimte ook kan hebben. Aan het beeld van een ballon die opgeblazen wordt, is de term inflatie ontleend.

De theorie is onder meer gebaseerd op de waarneming van het voortdurend uitdijende heelal, in het bijzonder de roodverschuiving van de spectraallijnen en van licht van verre sterrenstelsels, het dopplereffect, en de waargenomen hoeveelheid helium die gevormd is voordat er sterren waren. De algemene relativiteitstheorie is op dit punt echter nog niet volledig, aangezien het idee van een oneindig grote dichtheid strijdig is met de fundamentele wetten van de natuurkunde.

Grondlegger van de oerknaltheorie is de Leuvense hoogleraar en priester dr. Georges Lemaître. De term ‘big bang’ werd voor het eerst door Fred Hoyle in 1950 gebruikt als een denigrerende aanduiding om zijn afkeer van de theorie tot uitdrukking te brengen. Hoyle was zelf voorstander van het concurrerende maar thans verlaten steady-statemodel.

Astronomie afspeellijst:

https://a3veen.tumblr.com/post/684878902537093120/whats-eating-the-universe-with-paul-davies
https://a3veen.tumblr.com/post/686486325672771584/a-new-algorithm-that-simulates-the-intergalactic

Great Debate:

Astronomy’s Great Debate 2.0

The Great Debate, also called the Shapley–Curtis Debate, was held on 26 April 1920 at the Smithsonian Museum of Natural History, between the astronomers Harlow Shapley and Heber Curtis. It concerned the nature of so-called spiral nebulae and the size of the universe. Shapley believed that distant nebulae were relatively small and lay within the outskirts of the Milky Way galaxy (then thought to be the entire universe), while Curtis held that they were in fact independent galaxies, implying that they were exceedingly large and distant.

The two scientists first presented independent technical papers about “The Scale of the Universe” during the day and then took part in a joint discussion that evening. Much of the lore of the Great Debate grew out of two papers published by Shapley and by Curtis in the May 1921 issue of the Bulletin of the National Research Council. The published papers each included counter arguments to the position advocated by the other scientist at the 1920 meeting.

In the aftermath of the public debate, scientists have been able to verify individual pieces of evidence from both astronomers, but on the main point of the existence of other galaxies, Curtis has been proven correct.

Timeline of the metric expansion of space, where space, including hypothetical non-observable portions of the universe, is represented at each time by the circular sections. On the left, the dramatic expansion occurs in the inflationary epoch; and at the center, the expansion accelerates (artist’s concept; not to scale). Source Wikimedia.

Hubbleconstante / Hubblespanning;
Ondertussen weten we dat het begin van het heelal gekenmerkt wordt door de oerknal. Vrijwel direct na de oerknal was er sprake van een exponentiële uitdijing van het heelal. In zeer korte tijd werd het heelal zeker quintiljoenen keren groter. In de periode daarna vertraagde de uitdijing, om vervolgens weer te versnellen. En nog altijd dijt het heelal versneld uit.

De hubbleconstante is de kosmologische parameter die de absolute schaal, grootte en leeftijd van het universum bepaalt. Het is een van de meest directe manieren om erachter te komen hoe het universum evolueert. De twee gangbare manieren om de hubbleconstante te meten is door cepheïden (pulserende sterren) en supernova’s waar te nemen en door metingen te verrichten van kosmische achtergrondstraling uit het vroege universum. Deze twee methoden geven echter niet dezelfde waarden.

Zo blijkt dat het universum met 74 kilometer per seconde per megaparsec (één parsec komt overeen met een afstand van 3,26 lichtjaar) uitdijt als we de hubbleconstante door middel van cepheïden en supernova’s meten. Kijken we echter naar de data van Planck over de kosmische achtergrondstraling, dan blijkt dat ons universum uitdijt met een snelheid van 67,4 kilometer per seconde per megaparsec.

Tijd:

https://a3veen.tumblr.com/post/683530811247656960/time-might-not-exist-according-to-physicists-and

What happened before the Big Bang? / Did A Black Hole Give Birth To Our Universe?:

https://a3veen.tumblr.com/post/793225145322029056/leben-wir-in-einem-schwarzen-loch-42-die
https://a3veen.tumblr.com/post/680252228010950656/could-the-universe-be-inside-a-black-hole-what

Hoe oud is het heelal?:

Speciale Relativiteitstheorie/Zwaartekracht:

Physicists Think They’ve Spotted the Ghosts of Black Holes from Another Universe:

There are 5 eras in the universe’s lifecycle:

Is The Universe Actually A Fractal?:

Cosmologists create 4,000 virtual universes to solve Big Bang mystery:

Donkere materie / Dark matter:
Donkere materie is een hypothetische soort materie in het heelal, die niet zichtbaar is met optische middelen en dus niet te detecteren is via de elektromagnetische straling die de aarde bereikt. Daarom wordt ze donkere materie genoemd, om haar te onderscheiden van de zichtbare materie. Op grond van waarnemingen door de Planck Observatory wordt gedacht dat de totale hoeveelheid massa/energie van het heelal bestaat uit:

Het bestaan van donkere materie wordt verondersteld om de waargenomen bewegingen van sterren en andere objekten in het Melkwegstelsel en de bewegingen van sterrenstelsels in clusters te verklaren op een wijze die zowel consistent is met de zwaartekrachttheorie als met de relativiteitstheorie. De zichtbare materie en de geschatte onzichtbare baryonische massa in deze sterrenstelsels is niet genoeg om de bewegingssnelheid van de sterrenstelsels in hun baan om het gemeenschappelijk zwaartepunt te kunnen verklaren. De onzichtbare baryonische massa bestaat uit o.a. uitgedoofde sterren en planeten. Deze baryonische massa kan geschat worden op basis van de huidige natuurkundige theorieën en de ouderdom van de betrokken sterrenstelsels.

Modified Newtonian dynamics ( MOND ) is a hypothesis that proposes a modification of Newton’s law of universal gravitation to account for observed properties of galaxies. It is an alternative to the hypothesis of dark matter in terms of explaining why galaxies do not appear to obey the currently understood laws of physics.

Created in 1982 and first published in 1983 by Israeli physicist Mordehai Milgrom, the hypothesis’ original motivation was to explain why the velocities of stars in galaxies were observed to be larger than expected based on Newtonian mechanics. Milgrom noted that this discrepancy could be resolved if the gravitational force experienced by a star in the outer regions of a galaxy was proportional to the square of its centripetal acceleration (as opposed to the centripetal acceleration itself, as in Newton’s second law) or alternatively, if gravitational force came to vary inversely linearly with radius (as opposed to the inverse square of the radius, as in Newton’s law of gravity). In MOND, violation of Newton’s laws occurs at extremely small accelerations, characteristic of galaxies yet far below anything typically encountered in the Solar System or on Earth.

MOND is an example of a class of theories known as modified gravity, and is an alternative to the hypothesis that the dynamics of galaxies are determined by massive, invisible dark matter halos. Since Milgrom’s original proposal, proponents of MOND have claimed to successfully predict a variety of galactic phenomena that they state are difficult to understand as consequences of dark matter. The accurate measurement of the speed of gravitational waves compared to the speed of light in 2017 ruled out many hypotheses which used modified gravity to rule out dark matter. However, neither Milgrom’s bi-metric formulation of MOND nor nonlocal MOND is ruled out by this study.

https://a3veen.tumblr.com/post/690225116331835392/dark-matter-may-not-exist-these-physicists-favor

Donkere energie:
Donkere energie is een hypothetische vorm van energie in het heelal die verantwoordelijk zou zijn voor de versnelling van de uitdijing van het universum. Donkere energie is overal en gelijkmatig verdeeld in het heelal. Ze gedraagt zich alsof ze een negatieve zwaartekracht uitoefent.

In 1917 had Albert Einstein al een kosmologische constante geïntroduceerd in zijn veldvergelijkingen. Omdat Einstein uitging van een statisch heelal, deed hij dit om te voorkomen dat het heelal volgens zijn theorie door de zwaartekracht zou instorten. Na de ontdekking van de uitdijing van het heelal trok Einstein het idee van deze anti-zwaartekracht in en noemde dit idee “zijn grootste blunder”. Verdeling van donkere materie en donkere energie in het universum ten opzichte van zichtbare materie volgens metingen van de WMAP

In de jaren negentig werd aan de hand van de studie van verre supernovae, het Supernova Cosmology Project, ontdekt dat de uitdijing van het heelal zo’n vijf miljard jaar na de oerknal is gaan versnellen. De enige manier om dit te verklaren was het introduceren van een onbekende kracht die zich gedroeg als een kosmologische constante en werkte als een negatieve zwaartekracht.

Nauwkeurige analyses van de gegevens van de WMAP in maart 2003 brachten aan het licht dat de totale energie van het heelal voor 74% bestaat uit donkere energie. Inmiddels is dat aandeel door observaties van het Planck Observatory teruggebracht tot 68,3%. De massa-energie van gewone (baryonische) materie bedraagt 4,9%, de overige 26,8% wordt verklaard door donkere materieKosmologen hebben voor deze donkere energie nog geen verklaring.

Gedacht wordt aan de energie van het vacuüm zelf, de zogenaamde nulpuntsenergie. Dit levert voor de theoretici echter zeer grote problemen op indien deze energie volgens de kwantummechanica wordt berekend. De uitkomst hiervan is veel hoger (wel 10120 tot 10140 keer) dan de waargenomen donkere energie.

Eerste materie in het Universum:

How the universe works, cosmology, quantum and particle physics:

Neutrino:

Planetoïden:
Planetoïden, ook wel asteroïden genoemd, zijn stukken materie die zich evenals planeten en dwergplaneten in een baan om de Zon bewegen. In 2018 waren er ruim 750.000 bekend. Verreweg de meeste daarvan hebben banen tussen de planeten Mars en Jupiter, in de zogenaamde planetoïdengordel. De grootste planetoïden hebben diameters van rond de 1000 km, maar de overgrote meerderheid is veel kleiner. Het kleinste gruis is met een telescoop niet waarneembaar, maar komt veelvuldig als vallende sterren op Aarde terecht. De bekende planetoïden zijn van samenstelling ijsachtig, steenachtig, of ijzer- en nikkelhoudend.

Asteroid Day

The Torino scale is a method for categorizing the impact hazard associated with near-Earth objects (NEOs) such as asteroids and comets. It is intended as a communication tool for astronomers and the public to assess the seriousness of collision predictions, by combining probability statistics and known kinetic damage potentials into a single threat value.

Torino Scale. The scale in metres is the approximate diameter of an asteroid with a typical collision velocity.

The Palermo Technical Impact Hazard Scale is a similar, but more complex scale. Near-Earth objects with a Torino scale of 1 pop up every couple of months or so and may last a few weeks until they have a longer observation arc. The Palermo Technical Impact Hazard Scale is a logarithmic scale used by astronomers to rate the potential hazard of impact of a near-Earth object (NEO). It combines two types of dataprobability of impact and estimated kinetic yield—into a single “hazard” value.

A rating of 0 means the hazard is equivalent to the background hazard (defined as the average risk posed by objects of the same size or larger over the years until the date of the potential impact). A rating of +2 would indicate the hazard is 100 times as great as a random background event. Scale values less than −2 reflect events for which there are no likely consequences, while Palermo Scale values between −2 and 0 indicate situations that merit careful monitoring.

As of January 2022, two asteroids have a cumulative Palermo Scale value above -2: 101955 Bennu (-1.41) and (29075) 1950 DA (-1.42). A further three have cumulative Palermo Scale values above -3: 1979 XB (-2.73), 2000 SG344 (-2.79), and 2007 FT3 (-2.93). There are 24 that have a cumulative Palermo Scale value above -4, three of them were discovered in 2021: 2021 QM1 (-3.01), and 2021 EU (-3.18) and 2021 GX9 (-3.40).

The primary reference for the Palermo Technical Scale is a scientific paper entitled “Quantifying the risk posed by potential Earth impacts” by Chesley et al. (Icarus 159, 423-432 (2002)).

Lichtsnelheid:
De lichtsnelheid is de snelheid waarmee het licht en andere elektromagnetische straling zich voortplanten. In vacuüm heeft de lichtsnelheid (in SI-eenheden) voor alle frequenties de waarde c = 299 792 458 m/s.

Vorm van het Universum:

Laniakea:
Laniakea (Hawaïaans voor ‘onmetelijke hemel’) is een zeer grote supercluster, waarvan het Melkwegstelsel deel uitmaakt. Deze supercluster is gedefinieerd en gevonden in 2014 door een team van de Universiteit van Hawaii onder leiding van Brent Tully. Het centrum van deze supercluster bevindt zich bij de Grote Aantrekker. De supercluster is gedefinieerd als alle sterrenstelsels en clusters die zich, als de beweging op basis van de uitdijing van het heelal wordt afgetrokken, naar de Grote Aantrekker bewegen. De Virgosupercluster, traditioneel de supercluster waartoe het Melkwegstelsel wordt gerekend, is slechts een klein stukje (minder dan 1%) van dit supercluster. Laniakea heeft een doorsnede van 160 miljoen parsec (520 miljoen lichtjaar), en een massa van 100.000.000.000.000.000 (1017zonsmassa‘s.

Links:
The Big Bang and the Big Crunch

Fysische kosmologie

The Five Ages of the Universe

Logarithmic Maps of the Universe

A Logarithmic Map of the Entire Known Universe in One Image

Agenda – Cosmic Instability: How a Smooth Early Universe Grew into Everything You Know (TV YouTube)

Agenda – Fast-spinning black holes narrow the search for dark matter particles / Constraints on Ultralight Scalar Bosons within Black Hole Spin Measurements from the LIGO-Virgo GWTC-2 – publication

Planck Stars: Quantum Gravity Research Ventures Beyond the Event Horizon

Agenda – Dark Energy Survey

Ster

If time had no beginning / arXiv

Agenda – #AsteroidDay

The strange, speedy stars at the center of the Milky Way

First emergence of cold accretion and supermassive star formation in the early universe

UnfoldTheUniverse #JWST James Webb Space Telescope / Henrietta Leavitt Teleskop

2020-07-12, Lief dagboek

Zondag, corona 1,5 meter & Weer grote drukte op de Wallen, Wereld Zoönosen Dag, Comet C/2020 F3 (NEOWISE), Big Jump, The Sky at Night, haaiendag.

Social:

Agenda:

Weer:

Links:
In de geschiedenis

Zwarte gaten

Volgens de algemene relativiteitstheorie is een zwart gat een gebied in de astronomische ruimte waaruit niets – geen deeltjes en zelfs geen licht – kan ontsnappen. Dit is het gevolg van een extreme vervorming van de ruimtetijd die hier optreedt, door de zwaartekracht van een zeer compacte enorme massa. Rondom een zwart gat is er een denkbeeldig oppervlak dat als grens fungeert, de zogeheten waarnemingshorizon. Vlak buiten deze waarnemingshorizon kan het licht nog net wel aan de enorme zwaartekracht ontsnappen. Volgens de kwantumveldentheorie is de waarnemingshorizon de plaats waar Hawkingstraling wordt gevormd.

First image of the shadow of a black hole (M87*) captured by the Event Horizon Telescope

Index:

Introductie
Zwarte gaten afspeellijst
Magnetisme
No, Stephen Hawking’s Black Hole Information Paradox Hasn’t Been Solved
Bedrohen kleine Schwarze Löcher unser Sonnensystem?
The most ancient supermassive black hole is bafflingly big
On dark stars, Planck cores and the nature of dark matter
Inventory of Black Holes
Schwarze Löcher – Ursprung unseres Lebens
Eindigheid
Gravitatiegolven / Gravitational Waves
Stephen Hawking’s Black Hole Theorem Confirmed by Gravitational Waves
Observations of the jet launching and collimation in Centaurus A
Zonnestelsel
Could we harness the power of a black hole?
Sagittarius A*
Fuzzballs
Onderzoek

Links

Introductie:
Zwarte gaten ontstaan wanneer zeer zware sterren aan het einde van hun levensloop ineenstorten. Nadat het zwarte gat is gevormd, neemt het meestal toe in grootte door materie uit de omgeving op te nemen. Wanneer een zwart gat samensmelt met andere zwarte gaten, kan er een superzwaar zwart gat ontstaan met een massa van miljarden zonsmassa’s (M). Aangenomen wordt dat de meeste sterrenstelsels een superzwaar zwart gat in hun centrum hebben. De aanwezigheid van een zwart gat kan worden afgeleid uit de interactie met andere materie en met elektromagnetische straling zoals zichtbaar licht. Materie die langs een zwart gat beweegt, kan bijvoorbeeld verstrooid worden tot een karakteristieke accretieschijf. Ook sterren die rondom een zwart gat draaien zijn mogelijke aanwijzingen: hun baan kan worden gebruikt om de massa en locatie van het zwarte gat te bepalen.

Zwarte gaten afspeellijst:

Magnetisme:


No, Stephen Hawking’s Black Hole Information Paradox Hasn’t Been Solved:

De Susskind-Hawking battle, ook wel de black-hole war genoemd, is het debat tussen Leonard Susskind en Stephen Hawking over de vraag of informatie die in een zwart gat valt voor altijd is verdwenen of in de een of andere vorm blijft bestaan, zelfs als het zwarte gat na miljarden jaren verdampt is.

De strijd begon in 1981 tijdens een bijeenkomst in San Francisco van vooraanstaande theoretische fysici. Naast Susskind en Stephen Hawking waren ook Gerard ’t Hooft en een aantal andere grote wetenschappers aanwezig. De bijeenkomst was belegd om enkele fundamentele eigenschappen van elementaire deeltjes te ontrafelen. Bij die gelegenheid stelde Stephen Hawking dat de informatie van een deeltje dat door een zwart gat wordt opgeslokt voor altijd verloren is als het zwarte gat verdampt.

Susskind is het daar niet mee eens, omdat het indruist tegen een zeer fundamenteel principe: behoud van informatie. Informatie kan veranderen, vervormd worden of in kleine bits uiteenvallen, maar kan nooit verdwijnen. In zijn boek The Black Hole War[1] doet Susskind verslag van het debat dat meer dan 20 jaar duurt en dat uiteindelijk door Susskind wordt gewonnen.

Als informatie zou verdwijnen zou dit vergaande consequenties hebben: dit zou betekenen dat de kwantummechanica geen recht van bestaan meer had. De stelling van Hawking is een paradox: of de kwantummechanica of de relativiteitstheorie is onjuist. Tijdens de bijeenkomst in San Francisco kreeg Susskind weinig bijval, alleen ’t Hooft was het met hem eens.


On dark stars, Planck cores and the nature of dark matter:

Inventory of Black Holes:

Schwarze Löcher – Ursprung unseres Lebens:

The black-hole area law:

Eindigheid:

Gravitatiegolven / Gravitational Waves:
In de algemene relativiteitstheorie, een deelgebied van de natuurkunde, is een zwaartekrachtgolf of gravitatiegolf een fluctuatie in de kromming van de ruimtetijd, die zich van de bron af naar buiten voortplant als een golf. In 1916 postuleerde Albert Einstein op basis van zijn theorie van de algemene relativiteitstheorie het bestaan van zwaartekrachtgolven. Het bestaan van zwaartekrachtgolven werd, op basis van directe waarnemingen op 14 september 2015 door het LIGO-project, bevestigd. Op 3 oktober 2017 werd de Nobelprijs voor Natuurkunde toegekend aan de Amerikanen Rainer WeissBarry Barish en Kip Thorne wegens hun waarneming van en onderzoek naar zwaartekrachtgolven.


Stephen Hawking’s Black Hole Theorem Confirmed by Gravitational Waves:

Observations of the jet launching and collimation in Centaurus A:

Zonnestelsel:

Could we harness the power of a black hole?:

Sagittarius A*:

https://a3veen.tumblr.com/post/684051537035755520/astronomers-reveal-first-image-of-the-black-hole
https://a3veen.tumblr.com/post/685616944142008320/bild-vom-gr%C3%B6%C3%9Ften-schwarzen-loch-unserer-galaxis

Fuzzballs:
Fuzzballs are theorized by some superstring theory scientists to be the true quantum description of black holes. The theory attempts to resolve two intractable problems that classic black holes pose for modern physics:

  1. The information paradox wherein the quantum information bound in in-falling matter and energy entirely disappears into a singularity; that is, the black hole would undergo zero physical change in its composition regardless of the nature of what fell into it.
  2. The singularity at the heart of the black hole, where conventional black hole theory says there is infinite spacetime curvature due to an infinitely intense gravitational field from a region of zero volume. Modern physics breaks down when such parameters are infinite and zero.[Note 1]

Fuzzball theory replaces the singularity at the heart of a black hole by positing that the entire region within the black hole’s event horizon is actually a ball of strings, which are advanced as the ultimate building blocks of matter and energy. Strings are thought to be bundles of energy vibrating in complex ways in both the three physical dimensions of space as well as in compact directions—extra dimensions interwoven in the quantum foam (also known as spacetime foam).

Onderzoek:

From black holes to quantum computing:

Links:
Agenda – Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration will present its first results in multiple simultaneous press conferences (TV webcast)

First Results from the Event Horizon Telescope to be Presented on April 10th

Brussels: European Comission Youtube Channel

Santiago: ALMA website

Taipei: Academia Sinica channel on Youtube

Tokyo: National Astronomical Observatory of Japan channels on Youtube

Washngton: US National Science Foundation Live Stream

Verwacht: eerste foto van een zwart gat

The physics of black holes (TV On-demand)

Famous Black Hole Shows Its Wobbly Past in New Movie

What happened before the Big Bang? / Did A Black Hole Give Birth To Our Universe?

Fuzzball (string theory)

Schwarzschild radius

Zwarte gaten – afspeellijst YouTube

Agenda – Is ‘Planet Nine’ Actually A Black Hole In The Solar System? / Searching for Black Holes in the Outer Solar System with LSST

Agenda – Fast-spinning black holes narrow the search for dark matter particles / Constraints on Ultralight Scalar Bosons within Black Hole Spin Measurements from the LIGO-Virgo GWTC-2 – publication

Broadband Multi-wavelength Properties of M87 during the 2017 Event Horizon Telescope Campaign

Agenda – #BlackHoleWeek

Agenda – The black hole at the center of the Milky Way is actually a mass of dark matter?

What is a black hole?

Hawking radiation calculator