Universums utveckling och galaxernas dynamik

1. Galaxernas klassificering

• a) Spiralgalax
• b) Elliptisk galax
• c) Linsformig galax

2. Den kosmiska bakgrundsstrålningen

Den elektromagnetiska strålningen från Big Bang (som skedde under rekombinationen) är:

• Svag mikrovågsstrålning som finns överallt i universum.
• Ett ”eko” från Big Bang.
• Det äldsta ljus vi kan observera.

Viktiga fakta:

• Uppstod ca 380 000 år efter Big Bang.
• Universum hade svalnat tillräckligt för att elektroner och protoner skulle kunna bilda väteatomer.
• Ljus kunde färdas fritt, vilket gjorde universum genomskinligt.
• Har idag en temperatur på 2,7 K (nära absoluta nollpunkten).
• Små temperaturskillnader visar ojämnheter i det tidiga universum, vilket är grunden till galaxer och galaxhopar.
• Utgör ett starkt bevis för Big Bang-teorin.

3. Galaxbildning

• a) Monolitisk kollaps, Top-down-scenario, Bottom-up-scenario.
• b) Monolitisk kollaps: Den enklaste förklaringen för hur en galax formas genom en kollaps av en ensam kompakt region. Massan av galaxen motsvarar den ursprungliga regionen och består av både mörk materia och synlig materia, där den synliga massan koncentreras i centrum.

4. Universums epoker

Kronologisk ordning:

1. Planck-epoken
2. Grand Unification-epoken
3. Inflation
4. Nukleosyntes
5. Rekombination
6. Mörka tiden
7. Galaxformation

5. Beräkning av avstånd

V = z * c = 0,003416 * 299 792,458 = 1024,091 km/s

V = H₀ * d ⇒ d = V / H₀

d = 1024,091 / 70 ≈ 14,6 Mpc

6. The Winding Problem

Problemet: Spiralgalaxer roterar olika snabbt (inre delar snabbare än yttre). Om spiralarmarna vore fasta strukturer skulle de snurra ihop sig och försvinna efter några varv.

Lösningen: Densitetsvågsteorin

• Spiralarmarna är inte fasta strukturer, utan områden med högre täthet.
• Fungerar som en trafikstockning i rymden.
• När gas passerar vågen komprimeras den, vilket leder till att nya stjärnor bildas och armarna lyser.

7. Galaxinteraktioner

När galaxer möts påverkar de varandra genom gravitation:

1. Gravitationell störning (tidal interaction): Galaxer passerar nära varandra, vilket skapar förvrängda former och tidal tails (stjärnströmmar).
2. Kollisioner: Stjärnor krockar sällan på grund av stora avstånd, men gas- och stoftmoln krockar, vilket triggar stjärnexplosioner.
3. Sammanslagning (merger): Två galaxer smälter samman, ofta till en elliptisk galax.
4. Kannibalism: En stor galax slukar en mindre, vilket lämnar spår i form av stjärnströmmar.
5. Interaktion i galaxhopar: Gas kan slitas bort och stjärnbildning bromsas, vilket gör galaxerna äldre och gasfattiga.

8. Beräkning av Hubblekonstanten

t = 1 / H ⇒ H = 1 / t

1 år ≈ 3,15 * 10⁷ sekunder

14,5 * 10⁹ år * 3,15 * 10⁷ s/år = 4,57 * 10¹⁷ s

H ≈ 1 / 4,57 * 10¹⁷ = 2,19 * 10⁻¹⁸ s⁻¹

1 Mpc ≈ 3,09 * 10¹⁹ km

H = 2,19 * 10⁻¹⁸ * 3,09 * 10¹⁹ ≈ 67 km/s/Mpc