Noen nobelpriser fra de senere år om kosmologi
2006
John C. Mather and George F. Smoot
"For deres oppdagelse av svartlegemestrålende anisotrop bakgrunnstråling"
2011
Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt and Adam G. Riess
"For oppdagelsen av Universets akselererende ekspansjon."
2017
Rainer Weiss, Barry C. Barish and Kip S. Thorne:
"For avgjørende bidrag til LIGO-detektoren og observasjon av gravitasjonsbølger
2019
|
|
|
|
|---|---|---|
| James Peebles For teoretisk fysiske oppdagelser i kosmologi |
Michael Mayor For oppdagelse av exo-planeter i bane rundt sollike stjerner. |
Didier Queloz For oppdagelse av exo-planeter i bane rundt sollike stjerner. |
Fra prisutdelingen i Stockholm (10.desember 2019)(Hentet fra YouTube 10.12.2019)
Kosmologi
Fra tidlig på 1900-tallet førte Einsteins relativitetsteori til at man etter hvert så på Universet som et sted som stadig ekspanderte. De viktigste teoriene som beskrevet slikt var Steady-State teorien hvor galaksene fjernet seg fra hverandre samtidig som ny masse skapes. Universet blir dermed ca. det samme på alle tidspunkt.
Konkurrenten til denne teorien var Big Bang teorien som lot universet starte i en tilstand med høyt trykk og stor tetthet som så utvikler seg videre.
I 1960-årene ble Big-Bang den dominerende av disse. En oppsummering av utviklingen beskrevet av den ser dere på figuren under.
Legg spesielt merke til gravitasjonsbølgene fra inflasjonsfasen og danningen av den kosmiske bakgrunnstålingen etter ca. 380000 år.
Etter ca. 380000 år kombinerte elektroner og protoner seg og dannet hydrogen og resulterte i materie slik vi kjenner den i dag. En konsekvens av det var at hele universet hadde en uniformt fordelt temperaturstråling. Etter hvert som universet har utvidet seg har temperaturen avtatt, men strålingen bestått. Det er det vi i dag kaller kosmisk bakgrunnstråling.
Denne strålingen er helt spesifikk for Big Bang. Den ble oppdaget av Penzias & Wilson i 1964, men var forutsagt av uavhengige teoretiske fysikere tidlig på 60-tallet). Den viktigste gruppa av slike var forskningsgruppa rundt Robert Dicke på Princeton. Han hadde en PhD. student fra Canada som het Jim Peebles som løste et sentralt problem. Det er nemlig slik at ved gitte forhold vil rekombinasjoner av elektroner og protoner danne mange nøytroner, som igjen sterkt vil begrense dannelsen av hydrogen. Rammene som kom ut av det var en sentral betingelse for dannelsen av det observerbare univers med stort overflod av hydrogen
(parallelle publikasjoner av bl.a. Zeldovich i Sovjet kom på uavhengig basis fram til det samme).
Dette sørget for at Big Bang ble den dominerende teorien det ble arbeidet med.
Peebles har i alle år etter det vært i fronten dette arbeidet og står bak flere av de sentrale teoretiske nyvinningene.
En slik er innsikten i hva universet består av.
Fra 30-årene har observasjoner av fjerne galakser og systemer som roterer hatt et grunnleggende problem.
Man kunne observere rotasjonshastigheter og masser, men når man regnet på de sto de ikke i forhold til hverandre. Når et system roterer vil det være nødvendig med større sentripetalkrefter, jo større rotasjonshastigheten er.
I disse systemene er det tyngdekraften som utgjør sentripetalkreftene.
Observasjonene viste at det var mye større sentripetalkrefter enn den observerte massen kunne forklare. En hypotese var da å innføre en ny type masse, som ikke vekselvirket på andre måter eller var direkte observerbar. Den fikk navnet mørk materie og det måtte være rundt 5 ganger så mye av den som den observerbare.
Hva mørk masse er o.l. er fortsatt et uløst problem.
Når målingene av bakgrunnstrålingen ble mer presise viste det seg at universet ekspanderer med økende ekspansjon (akselerert). For å forklare bla. det kom Peebles inn med begrepet mørk energi som det da må være enda mer av i universet (ca. 5% vanlig materie, ca. 26% mørk materie og resten mørk energi).
I ekspansjonen skaper den mørke energien et ekspanderende trykk og de andre et komprimerende trykk. Det er fortsatt ingen som vet hva det er.
Peebles fotavtrykk i utviklingen av fysisk kosmologi er derfor enorme.
Han er i dag Albert Einstein Professor Emeritus of Science ved Princeton University.
Mørk materie
Mørk energi
Nobelforedrag av James Peebles: How Physical Cosmology Grew. Stockholm, 8.desember 2019
Exoplaneter
Exoplaneter er planeter som er oppdaget utenfor solsystemet. For 30 år siden var ingen slike funnet med så stor presisjon at de var offisielt oppdaget. Utviklingen i måleteknikk var så stor tidlig på 1990-tallet at hele området har ført til revolusjonerende oppdagelser. På NASA har de en egen avdeling viet til dette temaet og har opprettet utmerkete aktive nettsider som orienterer og informerer om det siste nye som skjer.
På dette nettstedet finnes mye informasjon bl.a en fin artikkel om arbeidet deres publisert i 1995 hvor de gjorde et eksepsjonelt analytisk arbeide og fant den første bekreftete exoplaneten som gikk i bane rundt en sollignende stjerne.
På bildet under ser dere hvordan de så ut da. Bildet er tatt foran observatoriet de brukte i Chile. En lenke til artikkelen er embeddet i bildet.
Analysearbeidet var svært utfordrende (se nobelforedragene under). Man skulle ut fra spektra bestemme relative hastigheterpå systemer som var 51 lysår borte med en presisjon på 10 m/s. Her ser dere først eksempler på spektrane de målte etterfulgt av en forstørrelse som viser maksimal presisjon i hver enkeltmåling (10 km/s). Gjennom systematisk gjennomføring og sammenlignende analyser gjort på arbeidstassjoner fra tidlig 1990-tall (3.bilde) lykkes de med det.
Nobelforedrag av Michel Mayor: Plurality of Worlds in the Cosmos: A Dream of Antiquity, A Modern Reality of Astrophysics. Stockholm, 8.desember 2019
Nobelforedrag av Didier Queloz: Exoplanets 51: Pegasus b and all the others .... Stockholm, 8.desember 2019
Pressemelding fra Nobelprize.org