Maailma ehitus

1
Maailma ehitus

Jaan Einasto Oktoober 2003
2
Maa kosmosest
3
Päike
4
Virmalised
Päikeselt startinud osakeste voog põrkub Maa
atmosfääri gaasiga, mis hakkab helenduma
Päikese mõju Maale oluline
5
Komeediga kokkupõrke jäljed Jupiteril
6
Kraater Mehhikos tekkis 65 miljonit aastat tagasi
asteroidiga kokkupõrke tulemusena
Arizona kraater USA-s on mõni miljonit aastat
vana ja pole veel täitunud setetega
Kraatri läbimõõt 170 km, dinosaurused hävisid,
tekkis võimalus imetajate ja lõpuks inimese
arenguks Kosmilised sündmused võivad oluliselt
mõjutada Maa arengut
7
Kaali järv Saaremaal, tekkinud ca 2400 aasta eest
meteoriidi langemise tulemusena
8
Tähtede maailm - noored täheparved
9
Kosmilised sambad udukogudes leiduvad
tolmupilved neelavad noorte tähtede kiirguse ja
tekitavad omapärased sambad
10
Massiivne täht alustab oma arengut kuuma
hiidtähena, kiirguse allikaks on vesiniku
põlemine heeliumiks. Vesiniku lõppedes tähe tuum
tõmbub kokku ja täht muutub punaseks hiidtäheks,
heelium põleb hapnikuks ja teisteks raskemateks
elementideks. Kui ka nende varud on lõppenud,
kustub täht, muutudes valgeks kääbuseks.
11
Krabi udukogu supernoova jäänuk
12
Linnutee
Vaatlustest on leitud arvukalt udukogusid kas
nad asuvad Linnutee sees või taga ?
13
Andromeeda galaktika M31
1922 näitas Tartu astronoom Ernst Öpik, et M31
asub väljaspool Linnuteed, seega Maailm ei piirdu
Linnuteega selle taga asuvad teised galaktikad.
Kinnitus 1925 Hubble poolt
14
Kaksikgalaktikad M81 M82
15
Galaktikaparved
16
Universumi struktuur
Kuni 1970-ndate aastateni arvasid astronoomid, et
galaktikad ja galaktikaparved paiknevad ruumis
juhuslikult 1977 leidsid Tartu astronoomid, et
galaktikad koonduvad kettidesse ja
superparvedesse, nende vahel suured tühikud.
Näide - Kohalik Superparv ?
17
Superparvede ja tühikute võrk
18
(No Transcript)
19
Maailma lõige läbimõõt üle 4 miljardi
valgusaasta
20
Universumi foonkiirgus
Paisudes Universum jahtub, seega oli ta varem
kuumem. Kas selle kohta on tõendeid?
1964 Penzias ja Wilson avastasid foonkiirguse -
Universumi jäänuk-kiirguse. See kinnitas, et
alguses oli Universum kuum. Foonkiirguse
temperatuur on väga ühtlane (temp. kõikumised
10-5)
21
(No Transcript)
22
Tundlikkuse tõstmisel on näha ühel poolkeral
veidi kõrgem temperatuur, teisel madalam see
näitab vaatleja liikumist foonkiirguse suhtes
kiirusega ca 600 km/s. Kiiruse komponentideks
on Maa liikumine ümber Päikese, Päikese
liikumine Galaktikas ja Galaktika liikumine fooni
suhtes.
23
WMAP 2003
Satelliit WMAP abil mõõdetud foonkiirguse
fluktuatsioonide jaotus taevasfääril
24
Kauged supernoovad
Kaugete supernoovade heleduse uurimine annab
infot maailma geomeetriast (sel ajal oli maailm
väiksem kui palju väiksem, sõltub maailma
geomeetriast, mida väljendavad kosmoloogilised
parameetrid tavalise aine ja tumeda aine tihedus
ning tumeda energia tihedus.
25
(No Transcript)
26
Kosmoloogilised parameetrid
System of cosmological parameters Hubble
constant H 72 5 km/s/Mpc Bayon
matter density Wb 0.04 0.01 Dark matter
density Wm 0.25 0.07 Dark energy
density WL 0.71 0.07 Age of the
Universe t 13.4 0.3
Giga-years Esimesed tähed tekkisid varem kui
seni arvati. Maailm paisub üha kiirenevalt.
27
Tume aine Universumis
Kuni 70-ndate aastateni arvasid astronoomid, et
Universumis leiduv aine on vaadeldav tähtede,
planeetide ja gaasina Vähehaaval hakkas selguma,
et mitte kogu aine pole nähtav, mistõttu esineb
massi paradoks tähesüsteemide mass ületab tema
komponentide summarse massi
28
Taevakehade massi määramine
Massi leidmiseks mõõdetakse kehade liikumiskiirus
t ja kaugust raskuskeskmest Näide
planeetide tiirlemine ümber Päikese
29
1974 näitasid Tartu ja Princetoni astronoomid, et
aine hulk galaktikates kasvab perifeerias
- galaktikate mass ja raadius ületab seniarvatu
kümnekordselt
1978 leidis USA astronoom Vera Rubin et
galaktikate pöörlemiskiirus suurtel kaugustel
galaktikate tsentrist ei kahane, nagu peaks olema
siis, kui neis leidub vaid tavaline helenduv aine
(tähed)
30
Tume aine galaktikaparvedes
1933 - Zwicky Galaktikad liiguvad nii kiiresti,
et parve kogumass on suurem parve galaktikate
masside summast. Parve aine moodustab
gravitatsiooniväljas lohu, mida täidab
röntgenkiirtes nähtav kuum gaas, gaasi mass 10 x
suurem galaktikate massist, kogumass veel 10 x
suurem
31
Galaktikaparv Abell 2218 - gravitatsioonilääts
32
Miks on tumedat ainet vaja?
Vaatlustulemustest järeldub, et tavalist ainet on
maailmas 10 korda vähem kui tumedat.
Kui enamus ainet on tume, siis peab sellel mingi
mõte olema.
Galaktikad, parved ja teised kosmilised
struktuurid tekivad juhuslikest
tihedus-häiritustest kuumas ürg-gaasis. Kuni gaas
oli kuum, ei võimaldanud tugev kiirgusväli
tihedus-häiritustel kasvada. Häirete areng
gravitatsiooni mõjul sai alata peale gaasi
jahtumist.
Tume aine koosneb osakestest, mida tavaline aine
ja kiirgus ei mõjuta. Seetõttu algab tumeda aine
kuhjumine kuumas Universumis varem. Peale
tavalise aine jahtumist voolab gaas
gravitatsiooni-lohkudesse, mis tumeda aine poolt
valmis tehtud, ning koondub galaktikateks.
Tume aine on vajalik galaktikate ja teiste
struktuuride tekkeks
33
Universumi teke ja areng
34
Gravitatsioonihäirete kasv
Galaktikad, parved, superparved ja tühikud
tekivad Universumi arengu varasel etapil
väikestest tihedushäiritustest Evolutsiooni
mootoriks on gravitatsiooniline ebastabiilsus,
mis tõmbab aine kokku tihedamatesse piirkondadesse
ja imeb tühjaks hõredamad piirkonnad. Tihedamates
piirkondades aine langeb kokku ja moodustab
niitjad galaktikate ja parvede ahelad, kõige
tihedamates piirkondades tekivad rikkad parved.
Hõredates piirkondades jääb aine
esialgsesse olekusse, s.t. tume aine segatuna
kuuma hõreda gaasiga.
35
Esimesed tähed tekkisid molekulaarse vesiniku
pilvede jahtumisel varsti peale kuuma Universumi
jahtumist punanihetel ca 15. Need tähed
ioniseerisid uuesti keskkonna ja rikastasid
keskkonda raskemate elementidega, millest hiljem
tekkisid tavalised tähed.
36
Detecting The Cosmic Reionization From
High-z Quasar Spectroscopy
37
Kokkuvõte

• Maa arengut mõjutavad Päike ja komeedid ning
  teised väikekehad
• Päikese tuumaenergia tagavaradest piisab Maa
  varustamiseks energiaga veel mitmeks miljardiks
  aastaks
• Esimesed tähed tekkisid varsti peale kuuma
  universumi jahtumist enne galaktikaid.
• Maailmas domineerivad tume energia ja tume aine,
  tähtedes ja planeetides on kokku alla
  koguainest.