Titta

UR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

UR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Om UR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Forskare föreläser om astrofysikens stora frågor. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Till första programmet

UR Samtiden - Astrofysikens stora frågor : Att förstå universumDela
  1. Jag ska visa att modellen
    inte bara kan beskriva-

  2. -hur mörk materia samlas i haloer.

  3. Det här är en protogalax som ska bli
    ett system i Vintergatans storlek.

  4. Tack för att ni bjöd in mig
    till detta fantastiska evenemang-

  5. -för att prata om kosmologi.
    Jag ska även prata om galaxbildning-

  6. -och illustrera vad man kan göra
    med beräkningsmetoder i dag.

  7. Martin Rees var inne på det,
    och jag vill förespråka det-

  8. -och visa några resultat
    som dessa metoder ger oss.

  9. Låt mig påminna er om helheten.

  10. Vi har tanken att universum började
    med ett stort, hett tillstånd.

  11. Sen kommer Big Bang och sen
    våra första observationella evidens.

  12. Mikrovågsinstrument
    visar oss bakgrundstrålningen-

  13. -från 380 000 år efter Big Bang.
    Då var universum väldigt enkelt.

  14. Det var jämnt. Det fanns inga galaxer
    och förmodligen inga svarta hål.

  15. Då började den mörka tidsåldern.
    Det fanns inga ljuskällor än.

  16. Då är det intressant att fråga var
    och när den första stjärnan bildades-

  17. -vilka förutsättningar som krävdes
    och varför detta enkla tillstånd-

  18. -gav upphov till så många strukturer
    och vårt enormt komplexa universum.

  19. Vi vet också att gravitationen
    saktade ner universums expansion-

  20. -men för ungefär 50 miljarder år sen
    ökade expansionstakten plötsligt.

  21. Vi tror nu att det beror på mörk energi.
    Det är ännu en kosmologisk gåta.

  22. Det har inte bevisats, men detta är nog
    en av de viktigaste observationerna-

  23. -de senaste decennierna:

  24. Fluktuationer i bakgrundstrålningen,
    som flera experiment har kartlagt.

  25. Vi ser pyttesmå fluktuationer,
    och de följer vissa mönster.

  26. Det liknar vitt brus, men vågorna
    har kännetecknande storlekar.

  27. En grad är den vanligaste storleken
    för dessa temperaturfluktuationer-

  28. -som vi ser i det tidiga universum.
    Om man gör en Fouriertransform-

  29. -kan man mäta hur förekommande
    dessa perturbationsmönster är.

  30. Här är kraftspektrumet. Mätningarna
    från Planck är de röda prickarna.

  31. Vår kosmologiska standardmodell
    är den här gröna linjen.

  32. Sex parametrar kan bestämmas
    utifrån den här observationen.

  33. Det fina är
    att många andra observationer-

  34. -av exempelvis supernovor typ Ia och
    kosmiska flöden, överensstämmer-

  35. -med denna sexparametersmodell.
    Det är en överraskande enkel modell.

  36. Den överensstämmer nästan perfekt.

  37. Den beskriver
    ett märkligt, oordnat universum-

  38. -där energitätheten i dag domineras
    av mörk materia och mörk energi.

  39. Det är förbluffande.

  40. Kosmologerna upptäckte det,
    och det kom som en chock för alla.

  41. Det gör jorden och tunga grundämnen
    väldigt obetydliga i det stora hela.

  42. Man kan ta bort alla planeter utan
    att det påverkar universums expansion.

  43. Det undergräver vikten av planeter-

  44. -som utgör en försumbar del
    av energibudgeten.

  45. Så de viktiga sakerna studeras
    inom kosmologin.

  46. Men problemet är att vi inte förstår
    fysiken för dessa två beståndsdelar.

  47. Vi förstår mer om mörk materia
    tack vare partikelfysik-

  48. -så astropartikelfysik försöker nu
    identifiera partiklarna i mörk materia.

  49. Svarta hål är också intressanta.

  50. Och av alla baryoner,
    som utgör fyra procent-

  51. -är bara tio procent bundna i stjärnor.

  52. Det är bara toppen av isberget,
    även om man tittar på galaxer.

  53. Så vi förstår ursprungstillståndet väl,
    tack vare dessa observationer.

  54. Här har vi de sex parametrarna-

  55. -och de bestämmer universums
    tillstånd redan så här tidigt.

  56. Om man tror på teorin, så vet vi allt
    om universums sammansättning.

  57. Densitetsvariationer, hastighetsfält,
    strålningsfält och så vidare.

  58. Nu blir frågan
    om vi kan testa modellen-

  59. -detta antagande
    om mörk materia och energi.

  60. Ett sätt att testa det vore
    att ta detta ursprungstillstånd-

  61. -låta det utvecklas och se om man får
    en galax som exempelvis Vintergatan.

  62. Det är uppgiften
    för beräkningskosmologi:

  63. Att försöka göra dessa beräkningar
    och överbrygga klyftan-

  64. -mellan ursprungstillståndet
    och dagens komplexitet.

  65. Vad är det då som krävs?
    Jag vill bara kort visa er ekvationerna-

  66. -för att poängtera att det här
    handlar om att försöka beräkna-

  67. -klassiska naturlagar inom fysiken.

  68. Helium- och väteflöden modelleras
    med Navier-Stokes ekvationer-

  69. -som är
    hyperboliska konservationslagar.

  70. Det är samma ekvationer som styr
    flöden av vatten och luft på jorden.

  71. För mörk materia simulerar vi
    ett Poisson-Vlasov-system.

  72. Om materien växelverkar svagt kopplar
    den bara till gravitationsfältet.

  73. Partiklarna strömmar
    genom rummet nu-

  74. -men de känner av gravitationsfältet
    som massan ger upphov till.

  75. Poisson-Vlasov-systemet-

  76. -består av sexdimensionella
    partiella differentialekvationer-

  77. -som är väldigt svåra att lösa.
    Om man sen lägger till strålningsfält-

  78. -blir det mer komplicerat och kräver
    fler ekvationer, som i princip är kända.

  79. Magnetohydrodynamik ger också bara
    ännu en väldigt komplicerad ekvation.

  80. Det är svårt att tillämpa allmänna
    relativitetsteorin nära svarta hål-

  81. -men det modelleras med svåra
    partiella differentialekvationer.

  82. 1929 sa Paul Dirac:
    "De bakomliggande fysiklagar"-

  83. -"som är nödvändiga för matematiska
    teorier inom fysik och kemi är kända."

  84. "Svårigheten ligger i
    att lösa ekvationerna."

  85. Det håller jag med om.

  86. Vi har en teori för många fenomen,
    men det svåra är att lösa ekvationerna.

  87. Det räcker inte att skriva ner-

  88. -den fundamentala fysiken,
    som här till stor del är klassisk.

  89. Vi måste också lösa ekvationerna.

  90. I dag har vi kraftfulla superdatorer
    som kan hjälpa oss med det.

  91. De kan ge oss ungefärliga lösningar
    för de här ekvationssystemen.

  92. Här är ett exempel på att man även
    kan upptäcka saker på det här viset.

  93. I morse pratade Martin Rees
    om sammanslagningar av galaxer.

  94. På 70-talet lade Toomre & Toomre
    fram hypotesen-

  95. -att det man ser i märkliga system
    som dessa är kolliderande galaxer.

  96. Då var det kontroversiellt
    bland astronomer.

  97. Tanken att det här var system som
    krockade och blev elliptiska galaxer-

  98. -var tämligen spekulativt. Men i dag
    kan man visa det på en laptop-

  99. -genom att låta två galaxer kollidera.

  100. Med en enda beräkning
    kan man sen köra dem-

  101. -och lägga över bilder
    från Hubble-teleskopet.

  102. Då ser man att en beräkning-

  103. -kan förklara flera
    av dessa interagerande galaxer.

  104. Det är ett övertygande bevis för
    att detta pågår under 2,5 miljarder år.

  105. Galaxer uppstår och kolliderar-

  106. -och i slutändan
    får vi elliptiska galaxer.

  107. Datorer kan göra
    alltmer kraftfulla beräkningar.

  108. Ett skäl är att datorkraft
    nu kostar en spottstyver.

  109. Här är en tabell från Wikipedia.

  110. Om man på 1960-talet ville köpa
    kapacitet på en gigaflops-

  111. -alltså en miljard
    flyttalsoperationer per sekund-

  112. -då fick man betala IBM
    en biljon dollar.

  113. För några år sen
    hade priset sjunkit till tolv cent.

  114. Det har minskat
    med åtta storleksordningar på 30 år.

  115. En förbluffande förändring,
    och beräkningar blir allt billigare.

  116. I dag kostar det bara två-tre cent.

  117. Det lär fortsätta ett tag till
    men förmodligen inte för alltid.

  118. Men det pågår ännu, och vi
    har nytta av det inom astronomin.

  119. Med så här mycket datorkraft kan man
    exempelvis kolla vad som händer-

  120. -om man initialiserar dessa
    densitetsvariationer på en dator-

  121. -och befolkar universum
    med mörk materia.

  122. Här är ett moln av mörk materia-

  123. -som vi släpper lös tidigt
    med dessa fluktuationer.

  124. Här är tidsskalan.
    Detta är 160 miljoner efter Big Bang.

  125. Strukturen har vuxit
    på grund av gravitationell instabilitet.

  126. I scenarier med mörk materia
    bildas små strukturer först-

  127. -och skapar små saker. De drar till sig
    mer materia och blir större.

  128. Gravitationen drar ihop strukturerna,
    så att allt större strukturer byggs upp.

  129. Denna hierarkiska strukturbildning
    ger en hierarkisk galaxbildning-

  130. -vilket är den ledande teorin
    för galaxbildning i dag.

  131. Den beskrevs först i en artikel
    av Simon White och Martin Rees-

  132. -och är nu vår standardteori
    för hur strukturer växer i universum.

  133. Jag ska visa att en sån här modell
    inte bara kan beskriva-

  134. -hur mörk materia samlas i haloer.

  135. Det här är en protogalax som ska bli
    ett system i Vintergatans storlek.

  136. Här har vi en förutsägelse
    om den mörka materians struktur-

  137. -inuti Vintergatan och hur
    en mörk materia-halo bör se ut.

  138. Det är en struktur fylld med
    en mängd olika saker-

  139. -som har hamnat
    i omloppsbana i halon.

  140. En del strukturer slits sönder av
    tidvattenkrafter närmare centrum-

  141. -men i allmänhet har vi en väldigt
    rik struktur av kall mörk materia.

  142. Nu ser ni att det saktar ner
    till strukturbildningen vi har i dag-

  143. -som Marcella var inne på.

  144. Med de här beräkningarna har vi
    simulerat den storskaliga strukturen.

  145. Man får nätliknande mönster.

  146. Gravitationen vässar dessa
    ursprungliga pertubationsmönster-

  147. -som vi ser i bakgrundsstrålningen.

  148. Vi kan också göra större beräkningar-

  149. -och flyga genom universum
    i ett virtuellt rymdskepp.

  150. Här ser vi i stor skala den mörka
    materiens trådliknande mönster.

  151. Här är en stor galaxhop.

  152. Längs trådarna ser man gula
    koncentrationer av mörk materia.

  153. Det är redan haloer
    som omger galaxerna.

  154. Det är en vacker struktur, tycker jag.

  155. Det finns stora tomma områden
    mellan dessa nätverk av trådar.

  156. Beräkningarna har visat en annan sak:

  157. Teorin förutsätter att det dessa haloer
    av mörk materia som bildas-

  158. -har en universell struktur.

  159. Här är Navarro-Frenk-Whites
    berömda profil för densitet.

  160. Alla dessa haloer är självliknande
    i stor utsträckning.

  161. Ni ser hur
    gravitationen är oberoende av skala.

  162. Inget i mörk materia-haloerna
    skiljer små och stora saker åt.

  163. De är väldigt lika.

  164. Jag vill också nämna
    att för de här resultaten-

  165. -och de första simulationerna
    av strukturbildning-

  166. -fick det här gänget
    ett antal pris i kosmologi.

  167. Det är den enda gången-

  168. -då nån har tilldelats ett stort pris
    för pionjärarbete med simulationer-

  169. -inom vårt område. Oftast måste
    man upptäcka nåt sällsynt föremål.

  170. Men de simulerade strukturbildning
    på 80-talet.

  171. Många av resultaten som jag visar
    är mer färggranna än deras-

  172. -men de visar
    till stor del samma saker.

  173. Till exempel...
    Nej, jag hoppar över det.

  174. Då kan vi jämföra den storskaliga
    strukturen från kartläggningar...

  175. Här har vi observationsdiagram.

  176. Det är berömda kartläggningar
    som visar det trådliknande mönstret.

  177. Vi kan göra jämförelser och se
    om man får samma kosmiska struktur-

  178. -om man placerar ett virtuellt teleskop
    i simulationer av mörk materia.

  179. Det korta svaret
    är det överensstämmer rätt så bra.

  180. Den storskaliga strukturen i det
    simulerade universum är det röda.

  181. Det är morfologiskt sett väldigt likt.
    Sen gör man matematiska test-

  182. -för att analysera mönstren,
    och de stämmer väl överens.

  183. På stor skala har CDM-kosmologin
    med kall mörk materia varit lyckat-

  184. -och kan förklara mönstret med hopar,
    både för i dag och för tidigare epoker.

  185. När fick detta resultat för tio år sen
    blev jag intervjuad av BBC.

  186. Det var en trevlig intervju,
    men de gjorde en miss.

  187. I tv kallade de mig
    "professor Jerry Ostricker"-

  188. -och dessutom astronom.

  189. Se till att journalister får rätt namn.

  190. Låt mig nu gå in på
    det baryoniska universum.

  191. Det är lite trist att låtsas att hela
    universum består av mörk materia-

  192. -och avlägsna alla baryoner. De är små
    perturbationer, som vi ska titta på nu.

  193. Vi vill veta hur galaxer bildas-

  194. -och förklara
    deras olika storlek och form.

  195. De kan ha många olika former.
    En del är jättelika.

  196. Hoparnas centrum är hundra till tusen
    gånger större än en typisk galax-

  197. -och är ofta väldigt röda.
    Var kommer då mångfalden ifrån?

  198. Jakov Zeldovitj, en känd kosmolog
    på 1970-talet, sa en gång-

  199. -att frågan om galaxbildning skulle
    vara besvarad till början av 80-talet-

  200. -och att det inte borde vara svårt,
    men där tog han nog fel.

  201. Vi jobbar fortfarande på det
    och har många obesvarade frågor.

  202. Marcella har redan sammanfattat dem.

  203. Vi har förstås dessa fina data
    som vi vill förklara-

  204. -och även regelbundenheterna
    i galaxernas egenskaper.

  205. Det finns många skalförhållanden,
    så i mångfalden finns det också-

  206. -stor regelbundenhet
    som vi måste förstå.

  207. En av de mest grundläggande
    frågorna kring galaxbildning-

  208. -och för mig är det centralt - har att
    göra med regleringen av stjärnbildning.

  209. Det är inte att vi måste förstå
    hur stjärnor kan bildas.

  210. Vi måste förstå motsatsen: Hur är
    det möjligt att så få stjärnor bildas?

  211. Det är en stor gåta.
    Om man tittar på galaxer-

  212. -kan man mäta gasens densitet i
    skivan och stjärnbildningstakten.

  213. Utifrån det kan man räkna ut
    hur snabbt gasen förbrukas-

  214. -genom att dela bränslet
    med förbränningstakten.

  215. Samtidigt har man mått
    på gasens densitet.

  216. Eftersom vi tror att gravitationell
    fragmentering orsakar stjärnbildning-

  217. -borde tidsskalan för fritt fall
    ge en naturlig takt-

  218. -i vilken gas blir till stjärnor.

  219. Utifrån det kan man också få ett mått
    på effektiviteten för stjärnbildning.

  220. Problemet är att vi har en hemskt låg
    effektivitet, bara en procent.

  221. Av nån anledning bildas stjärnor
    mycket långsammare än förväntat.

  222. Nåt saktar ner stjärnbildningen.

  223. Bruce pratade om att i våra försök
    att förstå stjärnbildning-

  224. -är detta en obesvarad fråga.
    Man gör framsteg-

  225. -men vi vet ännu inte varför
    stjärnbildningen är så ineffektiv.

  226. Jag vill upprepa Marcellas poäng.

  227. Det här är samma diagram.

  228. Här är halons massa och förhållandet
    mellan stjärnornas och halons massa-

  229. -som en funktion av halons massa.

  230. Det finns en typisk massa
    på 10 ^ 12 gånger solens massa-

  231. -vilket är Vintergatans massa.
    Här gör haloer många stjärnor.

  232. De gör mycket färre
    i mindre och i större system.

  233. Så på båda sidor om maximum
    minskar effektiviteten snabbt.

  234. Halons egenskaper är skaloberoende-

  235. -så det är ingen skillnad på halon
    vid just den är massan.

  236. Gravitationen är skaloberoende,
    så det måste bero på annan fysik.

  237. Nästan alla stjärnor i universum bildas
    vid den här storleksordningen.

  238. Varför är det så? Det är
    den stora teoretiska utmaningen-

  239. -att förklara detta för galaxbildning.

  240. Det finns två problem:

  241. Varför är effektiviteten för
    stjärnbildning så låg i universum?

  242. Dessutom finns
    denna skalberoende variation.

  243. Vi har några kandidater,
    supernovor och svarta hål.

  244. Här släcker
    starkare krafter stjärnbildningen-

  245. -och här kan det vara supernovor
    och galaktiska vindar.

  246. Vilka fysiska principer som styr
    den här regleringen är väldigt oklart.

  247. Jag ska gå igenom en lista.

  248. Supernovaexplosioner slungar ut
    mycket energi-

  249. -och kan kanske driva ut gas från
    mindre galaxer, liksom stjärnvindar.

  250. Aktiva galaxkärnor, AGN,
    alltså supermassiva i galaxernas mitt.

  251. I större system finns det hypoteser-

  252. -om att strålningstrycket
    blåser dammet.

  253. Kanske kan den omgivande
    UV-strålningen sterilisera små galaxer.

  254. Vi har fotoelektrisk uppvärmning
    och kosmiska partiklar.

  255. Många jobbar med kosmiska partiklar
    och hur de påverkar gas.

  256. I vår galax är trycket kosmiska
    partiklar, magnetfält och värme.

  257. Kanske reglerar det stjärnbildningen.
    Partiklarna blir accelererade-

  258. -till exempel i supernovarester.

  259. Sen har vi magnetfält. Många exotiska
    processer som folk har föreslagit.

  260. Det är en lång lista
    som visar att astrofysiken-

  261. -bakom den låga effektiviteten
    för stjärnbildning-

  262. -är nåt vi ännu inte alls förstår.
    Det är komplext och antagligen viktigt.

  263. Så vi måste tackla det i framtiden.
    Därför behöver vi bättre kod.

  264. Jag ska visa några av våra metoder.

  265. En kod är ett rörligt rutnät
    som vi använder till simulationer.

  266. Detta är ett Voronoi-nät, vilket
    möjliggör Galileiinvarianta beräkningar.

  267. Man kan flyta in i galaxen
    från universums likformiga tillstånd-

  268. -och ge högre upplösning
    i galaxernas centrum.

  269. Vi gör beräkningar med den sortens
    kod. Här är en som vi gjorde nyligen:

  270. Illustris-projektet med medarbetare
    i Cambridge och Harvard University.

  271. Det är en modern beräkning
    som inte bara simulerar mörk materia-

  272. -utan även baryoner. Först ser man
    den bakomliggande mörka materian-

  273. -men sen har vi baryonerna. Vi kan
    också visa temperaturfältet i gasen.

  274. Det är upphettat
    av UV-ljuset från stjärnorna.

  275. Här har vi tunga grundämnen
    som tillverkas i stjärnorna-

  276. -men delvis slungas ut
    i den intergalaktiska rymden.

  277. När vi rör oss längre in
    i dessa mörk materia-haloer-

  278. -hittar vi stjärnor i mitten.

  279. Här har vi stjärnorna
    i en skivliknande galax.

  280. De är blåaktiga
    för att de är relativt unga.

  281. Utifrån detta ursprungstillstånd
    vid Big Bang kan vi nu skapa-

  282. -galaxer som har
    ungefär samma form som de vi ser.

  283. Och man kan förutsäga mycket.

  284. Här ser vi till exempel neutral gas
    inuti dessa galaxsystem.

  285. De större galaxerna har satellitsystem.

  286. Och i slutet har vi en vacker bild
    som visar velocitet.

  287. Här ser man bubblor runt galaxerna.

  288. De kommer från utflödena
    som orsakas av supernovor och AGN.

  289. I jämförelse är den mörka materian
    relativt enhetlig.

  290. Mörk materia kan bara kollapsa
    och kommer aldrig tillbaka-

  291. -men baryoner kommer ibland
    ut från galaxer också.

  292. De här beräkningarna har gjorts på
    superdatorer.

  293. Det krävs
    många miljoner processortimmar.

  294. Vi hade två datorer, CURIE i Frankrike
    och SuperMUC i München.

  295. Just den här beräkningen tog
    nitton miljoner processortimmar-

  296. -nästan tretusen år på en snabb dator-

  297. -men med en parallellmaskin
    kan man göra det på några veckor.

  298. Det trevligaste resultatet-

  299. -är att CDM-kosmologin ger upphov
    till morfologiska familjer av galaxer-

  300. -som inte alls har lagts in i modellen.

  301. Man får familjer av elliptiska galaxer
    och två typer av skivgalaxer-

  302. -som liknar
    Hubbleseriens "stämgaffel".

  303. Om man tittar på tidsutvecklingen
    vill jag bara visa det här:

  304. Detta är en liten del av simulationen,
    som visar den mörka materien över tid.

  305. Om man tittar nog ser man
    att det rör på sig.

  306. Här ser man baryonerna. Detta är
    temperaturfältet och det glimtar till.

  307. Strålningsfältet från kvasarerna
    ändrar gasens temperatur.

  308. Då och då sker utbrott av utflöden.

  309. Här kommer de från AGN-aktiviteten,
    som i den är modellen är rätt stark-

  310. -som kan kanske gissar
    när ni ser de här våldsamma filmerna.

  311. Det simulationerna förutsäger
    kan man jämföra med observationer.

  312. Förutsäger de rätt mängd galaxer?
    I olika epoker stämmer det ungefär-

  313. -men i den nuvarande epoken
    har vi ett problem.

  314. Förutsägelserna är en ifylld linje.
    Om man tittar noga ser man-

  315. -att de mest massiva galaxerna
    ändå är för stora i våra beräkningar.

  316. De har för många stjärnor,
    och de små är också för stora.

  317. Så trots våra försök att släcka
    stjärnbildningen så mycket vi kunde-

  318. -med kraftfulla återkopplingsprocesser,
    så var det inte tillräckligt.

  319. Men om man tittar på Hubble Deep
    Field och en syntetisk observation-

  320. -är det inte så illa. Den ena bilden är
    en observation av Illustris-beräkningen.

  321. Den andra är Hubble Deep Field.

  322. De simulerade modellerna
    kommer relativt nära-

  323. -även när det gäller att följa
    hur galaxer byggs upp över tid.

  324. Det går även med individuella galaxer.
    Här är ett urval av skivgalaxer-

  325. -simulerade med samma metoder.
    Det blir relativt vackra galaxer-

  326. -som har relativt stor likhet med
    egenskaper hos system i Vintergatan.

  327. De har rätt storlek,
    rätt strukturella egenskaper-

  328. -och följer typiska mönster
    som färg i förhållande till magnitud.

  329. Vintergatan är
    den här stjärnan i det blå molnet-

  330. -och de simulerade "vintergatorna"
    hopar sig runt den.

  331. De är analoger, som vi säger.

  332. Vi får också H1-skivor
    och kan titta på andra egenskaper.

  333. Även här börjar simulationerna
    alltmer likna observationerna.

  334. Vi kan titta på andra kvantiteter
    och simulera exempelvis magnetfält.

  335. Vi kan följa småskaliga dynamo-
    processer som förstärker magnetfält.

  336. Intressant nog är förutsägelserna
    om magnetfältens styrka...

  337. De här linjerna är magnetfältstyrka
    som en funktion av radie.

  338. De är jämförbara med typiska
    observerade magnetfältstyrkor.

  339. Efter dessa framgångar
    kan man fråga-

  340. -om problemet med galaxbildning
    är till hälften löst eller inte-

  341. -eller glaset är halvfullt eller tomt.

  342. Det har skett stora framsteg,
    men vi har många olösta problem.

  343. Här är några av dem. Ofta handlar det
    om de här återkopplingsprocesserna.

  344. Vad driver galaxvindar och utflöden,
    och vad gör supermassiva svarta hål?

  345. Var har alla baryoner blivit av?
    Alla är inte kvar i galaxerna.

  346. Och vad drev ut dem?
    Det finns alltså många frågor.

  347. Jag vill bara ta upp några utmaningar.

  348. En av dem är vilken roll
    aktiva galaxkärnor spelar.

  349. Vi lägger ansvaret för släckningen
    i de stora galaxerna på dem.

  350. Frågan är om kvasarer
    reglerar galaxtillväxten?

  351. Ger de en naturlig gräns
    för att bestämma maximal storlek?

  352. Ur energisynpunkt låter det rimligt.

  353. En typisk kvasar lyser som hundra
    miljarder stjärnor under en kort tid.

  354. Det innebär att den avger samma
    energi som en miljard supernovor.

  355. En ansenlig mängd energi.

  356. Eftersom vi vet att massan
    från svarta hål i universum-

  357. -är en tusendel av stjärnornas massa
    kan vi räkna ut proportionen-

  358. -mellan energin från deras ackretion
    och från supernovor. Den är cirka 1.

  359. Så energin motsvarar alla supernovor.
    Det kan förklara mängden energi.

  360. Utmaning nummer tre:

  361. Det är nåt för den yngre generationen,
    eftersom det är ett svårt problem.

  362. Vi vill ha en beräkning som knyter
    samman det vi har talat om i dag.

  363. En jättelik beräkning som kan
    täcka de kosmologiska skalorna-

  364. -zooma in på en galax i färd
    med att bildas, se dess skiva-

  365. -och även se den aktiva galaxkärnans
    ackretionsskiva-

  366. -som är lika stor som solsystemet.

  367. I skivan vill vi kunna se den turbulenta
    regleringen av stjärnbildning.

  368. Det är svåra beräkningar.
    Vi saknar kod för det.

  369. I princip går det,
    men det blir väldigt svårt.

  370. Slutligen: Beräkningsastrofysik
    ger oss stora möjligheter-

  371. -och jag vill göra en jämförelse.

  372. Vi har väldig bra teleskop
    med kraftfulla instrument.

  373. Utan instrumenten är teleskopen
    värdelösa. Vi har dyra superdatorer-

  374. -som behöver kod,
    vilket är instrumentens roll.

  375. Men det finns ingen systematisk
    finansiering för kodutveckling.

  376. Det måste bli ändring på det.

  377. Det finns inga skäl att inte göra det-

  378. -särskilt då det har blivit omöjligt att
    förlita sig på en smart doktorand-

  379. -som tar fram ny kod. Det är så
    stort att det krävs en bättre modell-

  380. -med ett mer professionellt och
    välfinansierat sätt att utveckla kod.

  381. Tack så mycket.
    Jag avslutar med de här frågorna.

  382. Jag har pratat om strukturbildning
    ur beräkningssynpunkt.

  383. Vi har stora utmaningar kvar
    för att förstå-

  384. -hur återkoppling från stjärnor och
    svarta hål reglerar galaxbildning.

  385. Det vill vi förstås använda för att
    testa våra teorier om galaxbildning-

  386. -och även utveckla
    en del kosmologiska tester.

  387. Översättning: Richard Schicke
    www.btistudios.com

Hjälp

Stäng

Skapa klipp

Klippets starttid

Ange tiden som sekunder, mm:ss eller hh:mm:ss.

Klippets sluttid

Ange tiden som sekunder, mm:ss eller hh:mm:ss.Sluttiden behöver vara efter starttiden.

Bädda in ditt klipp:

Bädda in programmet

Du som arbetar som lärare får bädda in program från UR om programmet ska användas för utbildning. Godkänn användarvillkoren för att fortsätta din inbäddning.

tillbaka

Bädda in programmet

tillbaka

Att förstå universum

Produktionsår:
Längd:
Tillgängligt till:

Kan vi begränsa den mörka materian så den blir begripbar? Volker Springel, professor vid universitetet i Heidelberg, går igenom vad vi i nuläget förstår om hur strukturer bildas i kosmos. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Ämnen:
Fysik > Astronomi
Ämnesord:
Astrofysik, Astronomi, Naturvetenskap, Rymdforskning, Universum
Utbildningsnivå:
Högskola

Alla program i UR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Trender och framtidsproblem inom astrofysiken

Finns det liv i rymden? Den frågan fascinerar många och inte minst Sir Martin Rees, professor emeritus vid universitet i Cambridge. Rees är kosmolog och rymdforskare med ett specialintresse för galaxernas formation, svarta hål och de mer spekulativa delarna av kosmologin. Här berättar han om sin forskning. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Nya sätt att förstå jorden, solen och stjärnorna

Vad kommer nästa generation astrofysiker kunna upptäcka med hjälp av ny teknologi? Den frågan ställer Bruce Elmegreen, IBM:s forskningsavdelning, som här går igenom det vi vet och det som vi ännu inte har svar på. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Framtida strukturer i planetsystem

Kan det finnas beboeliga planeter i ostabila planetsystem? Melvyn B Davies, professor vid institutionen för astronomi vid Lunds universitet, visar hur de senaste decenniernas observationer har gett oss flera överraskningar. Dessa upptäckter har inneburit betydande framsteg i att förstå hur planetsystem fungerar och bildas. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Att skapa beboeliga planeter på en dator

Finns det jordlika planeter i andra solsystem? Anders Johansen, professor vid institutionen för astronomi vid Lunds universitet, berättar om sitt arbete med datorsimulationer för att beräkna möjligheten för beboeliga planeter i andra solsystem än vårt. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Mot direkta studier av beboeliga exoplaneter

Kan vi hitta bevis för liv i rymden inom ett par decennier? Med ny teknologi kommer vi allt närmare att kunna studera exoplaneter genom direkta observationer, berättar Markus Janson, lektor vid institutionen för astronomi vid Stockholms universitet. Han hoppas att detta ska innebära de första reproducerbara bevisen för möjligheten till liv i vår galax. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Kemiska analyser av exoplaneters atmosfär

Vilken sannolikhet för beboelighet finns det på expoplaneter? Nikolai Piskunov, professor i astrologi vid Uppsala universitet, berättar om sitt arbete med spektroskopi för att undersöka expoplaneternas kemiska atmosfärer. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Bortom gränserna - galaxernas evolution

Kan algoritmer till fullo förstå galaxernas evolution? Marcella Carollo, professor vid institutionen för astronomi vid ETH i Zürich, Schweiz, redogör vad vi vet i dagsläget och tittar framåt mot de utmaningar som hägrar bortom gränserna. När nya datorer och teleskop producerar petabytes och kanske exabytes med data kommer vi att möta filosofiska utmaningar, säger hon. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Att förstå universum

Kan vi begränsa den mörka materian så den blir begripbar? Volker Springel, professor vid universitetet i Heidelberg, går igenom vad vi i nuläget förstår om hur strukturer bildas i kosmos. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Universum - bortom det synbara

Matthew Hayes, forskare vid Stockholms universitet, går igenom den senaste tekniken inom "low-surface brightness"-astronomin och visar på de nuvarande teleskopens begränsningar. Hayes diskuterar vilken bild av stjärnmateria och utomgalaktisk gas framtidens observationer kommer att ge oss. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Galaxernas tidiga evolution, ur ett infrarött perspektiv

Vad vet vi om den första tiden efter the big bang, och vilken roll spelar svarta hål för galaxernas evolution? Kirsten Kraiberg Knudsen, docent i astronomi vid Chalmers tekniska högskola, talar om den fundamentala utveckling som observationer i det infraröda spektrat ger oss för att förstå dessa frågor. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Den nya Vintergatan

Hur har bilden av vår galax, Vintergatan, förändrats de senaste åren? Thomas Bensby, forskare i astronomi, berättar om ett av astrofysikens stora mål, att förstå vår egen galax, och om den vetenskapliga guldgruva de nästkommande tio-femton årens observationer kan visa sig vara. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Extremt stora teleskop

Hur bygger man ett teleskop med en huvudspegel på 39 meter i diameter? Michele Cirasuolo från The European Southern Observatory berättar om projektet på Paranalobservatoriet i Chile. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Hur solens magnetfält skapar rymdväder

Är fotosfären tråkig? Det tycker inte professor Göran Scharmer, astronom och professor i astronomi. Här berättar han om arbetet med att förstå hur solens magnetfält skapar rymdväder. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Nya möjligheter till astronomiska upptäckter

Kommer vi att kunna hitta guld i universum? Detta hoppas Avishay Gal-Yam, professor vid institutionen för astrofysik vid Wiezmann-institutet, Israel. Just nu pågår nämligen en revolution för möjligheterna att observera övergående astronomiska händelser. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Supernova 1987A - 30 år efteråt

Vad sätter igång en explosion av en stjärna, en supernova? Josefin Larsson, docent i astrofysik vid Kungliga Tekniska Högskolan, berättar om nya insikter om exploderande stjärnor. Dessa kommer av observationer från den till jorden närmst belägna explosionen: Supernova 1987A, som trettio år efteråt fortfarande ger oss nya kunskaper. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Jakten på supernovor

Vilket är det bästa sättet att jaga efter supernovor? Jesper Sollerman, professor vid Stockholms universitet, tror sig ha svaret. Här berättar han om sitt arbete med att studera exploderande stjärnor, något som involverar hundratalet människor över flera kontinenter. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Astrofysikens stora frågor

Den mörka materiens partiklar - upptäckt att vänta

Kommer man kunna bevisa vad mörk materia är? Jan Conrad, professor i astropartikelfysik vid Stockholms universitet, berättar om de kommande bevis man hoppas hitta. Inspelat den 4 april 2017 på Lunds universitet. Arrangörer: Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Kungliga Vetenskapsakademien och Lunds universitet.

Produktionsår:
2017
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Visa fler

Mer högskola & fysik

Spelbarhet:
UR Skola
Längd
Titta UR Samtiden - 100 astronauter på svensk jord

Vad vi vet om universum idag

Professor Katherine Freese lär oss om Big Bang, om att warpa rumtid samt att 95 procent av universum består av mörk materia, en för oss totalt okänd massa. Föreläsningen börjar i den moderna kosmologins ursprung och slutar där vi är idag. Inspelat den 22 september 2015 på KTH, Stockholm. Arrangör: KTH.

Spelbarhet:
UR Skola
Längd
Titta UR Samtiden - 100 astronauter på svensk jord

Rymdpromenadernas historia och framtid

En samling legendariska samt mindre kända astronauter samtalar kring rymdpromenader. Luca Parmitano berättar om när han fick vatten i sin rymdhjälm, pensionerade Bruce McCandless om de så kallade jetpackens historia och Soichi Noguchi om hur man lagar en rymdraket i rymden. Avslutar gör Aleksej Leonov, kosmonauten som gjorde den första rymdpromenaden någonsin. Inspelat den 22 september 2015 på KTH, Stockholm. Arrangör: KTH.