alkuräjähdys á la Einstein ei tapahtunut missään: aika ja avaruus saivat alkunsa alkuräjähdyksessä avaruus ei laajene mihinkään tyhjään tilaan valo kulkee vain 300 000 km/s: katsomalla kauas katsotaan samalla menneisyyteen kosmologia kvantitatiivinen tiede, kiitos kosmisen mikroaaltotaustan

Kosminen mikroaaltotausta syntyi 380 000 vuotta alkuräjähdyksestä: kuuma alkuplasma muuttui läpinäkyväksi Fotonit pääsivät kulkemaan vapaasti 400 fotonia/cm3 lämpötila nyt 2.735 K

kuuma ja tiheä plasma: fotonit törmäilevät elektroneihin ”random walk” universumi laaje- nee hitaasti plasma läpinäkymätöntä kunnes lämpötila on laskenut noin 4000 asteeseen

universumi jäähtyy ja plasma tulee läpinäkyväksi matka = aika horisontti fotonit lähtevät jokaisesta pisteestä jokaiseen suuntaan 4 miljoonaa vuotta 2 miljoonaa vuotta joka hetki havaitsija näkee horisontissaan fotoneita, jotka lähtivät liikkeelle silloin kun plasma tuli läpinäkyväksi

mitä tapahtui fotoneille havaitsijan lähettyvillä?

universumi laajenee, lämpötila laskee …

galaksit alkavat syntyä …

fotoni havaitaan nyt  se on kulkenut 13.3 mrd vuotta Penzias & Wilson 1965

13.7 mrd valovuotta galakseja 380 000 vuotta alkuräjähdyksestä

360o tähtitaivas näkyvän valon alueella jotta näkee alkuräjähdykseen, pitää katsoa mikroaalloilla

tasa-aineinen plasma  ei galakseja  varhaisessa maailmankaikkeudessa täytyy olla aineen (energian) tihentymiä ja harventumia tihentymät  aine kuumempaa harventumat  aine kylmempää COBE laukaistiin 1989 mittasi kosmisen mikroaaltotaustan lämpötilavaihteluita - data 1992

 = 1 1990-luvun loppu: mikroaaltotaustaa mittaavat ilmapallokokeet  universumi geometrialtaan tasainen  = 1 massaenergiaa ns. kriittisen arvon verran

PIMEÄ ENERGIA EI KOOSTU HIUKKASISTA - TYHJIÖ SISÄLTÄÄ ENERGIAA - SUURI TEOREETTINEN MYSTEERI! osallistuu maailmankaikkeuden kehitykseen painovoima- vaikutuksellaan (energia on massaa ja massa energiaa!) KIIHTYVÄ LAAJENEMINEN

supernovat liian himmeitä Ensimmäinen vihje: supernovat liian himmeitä supernova mallia Ib standardikynttilä kirkkaus maksimissa aina sama oikea kirkkaus tunnetaan: näennäinen kirkkaus  etäisyys spektriviivojen siirtymät  pakonopeus  laajenemisnopeus etäisyyden (=ajan) funktiona kiihtyvä laajeneminen alk. n. 6 mrd v. sitten

PIMEÄ ENERGIA ~ KOSMOLOGINEN VAKIO suljettu geometria = aine vetää itsensä jälleen kasaan avoin geometria = vetovoima ei riitä, nopeus kuitenkin hidastuu kiihtyvä liike: vaaditaan lisäpotkua = tyhjiön työntövoima PIMEÄ ENERGIA ~ KOSMOLOGINEN VAKIO

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe WMAP 2003

WMAP PRIMORDIAL SKY MAP muutaman sadastuhannesosa- asteen suuruisia eroja Kuumia ja kylmiä alueita

kuumien ja kylmien alueiden jakaumat ja koot kertovat - plasman sisältämän aineen koostumuksesta - plasman ainetiheydestä - maailmankaikkeuden laajenemisnopeudesta - maailmankaikkeuden geometriasta

l kulmakoko

UNIVERSUMIN KALUSTELUETTELO tavallista ainetta 4.4% pimeää ainetta 23% pimeää energiaa 73% saa aikaan kiihtyvällä nopeudella laajenevan avaruuden

PIMEÄ AINE toistaiseksi tuntemattomien alkeishiuk- - ”läpinäkyvää” – ei lähetä eikä vas- taanota sähkömagneettista säteilyä - vaikuttaa painovoimallaan mustia aukkoja? toistaiseksi tuntemattomien alkeishiuk- kasten muodostama kylmä kaasu supersymmetria: neutraliinot CERN LHC-kiihdytin 2007

MIKÄ AIHEUTTI UNIVERSUMIN MASSAENERGIAAN TIHEYSVAIHTELUITA? oletus: alkuperäiset tiheysvaihtelut fraktaalisia (kokoskaalasta riippumattomia) MIKÄ AIHEUTTI UNIVERSUMIN MASSAENERGIAAN TIHEYSVAIHTELUITA?

2o ONGELMA! nämä alueet eivät ole ehtineet olla kausaalisessa yh- teydessä keskenään 2o ONGELMA!

 = 1 KOSMINEN INFLAATIO 10-35 s Guth 1980 heti alkuräjähdyksen jälkeen avaruus laajeni hetken valoa nopeammin ( kylmä universumi) tyhjiöenergiaa  = 1 10-35 s ennustus: energiatiheys = kriittinen tiheys; maailmankaikkeuden geometria on tasainen

fraktaalinen inflaation aikaiset kvanttiheilahtelut ennustaa muodon: fraktaalinen n= 0.9 - 1.0 spektri-indeksi kosmisessa mikroaalto- taustassa havaittavia säteilyn lämpötilan vaihteluita Inflaatio loppuu kun tyhjiöenergia hajoaa kaikki aine

n = 0.93  0.03 adiabatic spectral index WMAP RESULTS  = 1.02  0.02 n = 0.93  0.03 adiabatic spectral index b = 0.044  0.004 baryon density  = 0.73  0.04 dark energy h = 71 Hubble rate tdec = 379 kyears +0.04 -0.03 +8 -7 - early inflation a scientific fact

VARHAISESSA MAAILMANKAIKKEUDESSA MIKROSKOOPPINEN JA MAKROSKOOPPINEN KOHTAAVAT TOISENSA INFLAATIO: me olemme olemassa mitättömien kvanttihäiriöiden ansiosta

SUMMA SUMMARUM: - kiitos havaintojen, kosmologia on muuttunut täsmätieteeksi - teoreettinen kehittely: pieni ja suuri kohtaavat alkuräjähdyksessä (mm. säieteoriat) - uusia kokeita tulossa: mm Euroopan avaruus- järjestön ESAn Planck-satelliitti 2007 (suoma- laiset mukana)