"

10 Chapter 10 – Does the Universe have a beginning?

OpenStax Astronomy Chapter 26: Galaxies

OpenStax Astronomy Chapter 29: The Big Bang

Expansion of the Universe

Section 26.5

 

I. The                                                  is                                                             

A. We know from                                                                                     :

1. Galaxies are                                                                             from us

2. Galaxies                                                                  are moving away                                                       than nearby ones

 

Section 5.6

 

II.                                     galaxies                                                       due to                                                                       

A.                                              (color) of                                                                     in a spectrum                                        on                                                                         of object

B.                                                                     (except nearby) have a                                                  

1.                                              wavelength is                                                                       than                                          

C.                                                  absorption lines means movement                                        

1. Movement                                           results in a                                                     

D. We can measure                                              and                                                    of galaxies with the                                                                        

1.                                      redshift means galaxy is moving                                        and is                                       away

 

A bright star is moving away from Earth. Which of the choices best completes the following statement describing the spectrum of this star?

A(n)                     spectrum that is                        relative to an unmoving star.

A. absorption, blueshifted
B. emission, redshifted
C. continuous, blueshifted
D. absorption, redshifted
E. continuous, redshifted

 

III. Know                                                                         move                                                  from                                                                           

A.                                              observed galaxy                                                       (1914)

B.                                           suggested the                                              is                                                                (1927)

C.                                            observed variable                               (standard candles) in other                                             to find                                                                

1. Found                                          and                                                of galaxies are                                                (1929)

D.                                                                                             : The                                           of a galaxy                                     with                                                          

1. A galaxy                                                    from us is moving away                                                                            redshift

E. Conclusion:                                                                                              

1.                                                                                     you are in the universe, you see other galaxies moving away and their speed increases with distance

 

If our universe is expanding and all galaxies have a redshift, where is the center of the Universe?

A.  Earth is at the center
B.  The Sun is at the center
C.  The Milky Way Galaxy is at the center
D.  There is no center of the Universe

 

The Big Bang

Section 29.1  and Section 29.2

 

IV.                                                                   

A. Hubble-Lemaitre’s law says the universe is                                                , so:

1. Galaxies will be                                                                 in the                                                  

2. Galaxies were                                                    together in the                                          

3.                                              was once                                                                                               

B.                                                                           : time when                                                    between                                             was                                     

1. Gives                                              of                         of the universe:                                                         years old

C. The Hubble Time                                           is also called                                                            

1.                                                                                             ! Matter is                                                             away from some point                                                                           

2.                                              itself is                                                    or expanding (Everywhere Stretch)

 

V.                                                                                                                          

A. The                                                   has                                                             

B. The Big Bang                                                                        

C. The                                                          does                         affect                                                                                                 

1. Atoms and objects bound together by nuclear                                                                               

D.                                                                  in the                                                      was once in a                                                     

E.                                             was created from                                                 after Big Bang:                                                   

 

Imagine watching the history of the Universe in reverse. As we get closer to the beginning, what is true?

A.  Objects get farther apart
B.  The universe becoming denser
C.  The temperature of the universe drops
D.  Regions of space become smaller
E.  More than one of the above are true.

Which of the following best describes the Big Bang?

A.  An explosion of matter and energy at the beginning of the universe that threw matter into empty space
B.  An explosion of matter and energy at the beginning of the universe that threw matter into regions of space where other matter already existed
C.  The expansion and cooling of the universe from an originally hot and dense state
D.  More than one of the above

 

VI. How                                                                                        the Universe

A. We see                                                                      as they were                                                         because they have a large                                                              

1. Look-back time: Time                                     takes to                                                                    from a distant object, because speed of light is                                              

2. Allows us to                                        about the                                                                             by                                    most                                                                                       

B. The universe is                                                   than what                                                                

1.                                                                             : what we                                            because light has had enough                                     to reach us

2.                                                                                  the size of the observable universe, but can’t see beyond the                                               because universe is still expanding

C.                                                                of galaxies are                                                  to normal                                         shifts

1. Galaxies                                      really                                                                         , but                                      space

2.                                                                                          : light is                                                                       with space as it                                        through the                                                             universe

 

If the universe is expanding, what is actually causing galaxies to have redshifts?

A.  Galaxies are moving quickly through space.
B.  Light from the galaxies is moving faster now than in the past.
C.  There are more red stars in far away galaxies.
D.  Light from the galaxies is being stretched as it travels through space.

 

Evidence for the Big Bang Theory

Section 29.4

 

VII.                                                         for the Big Bang Theory:                                                                                                         (CMB)

A. If                                                     (energy) was in a                                                              , it was                                                            (plasma)

1. Would have been                                              to                                                                        bounce around like inside a star

B.                                                                                                  at a time called                                                              

1. When free                                          and                                     become the first                                                  around                                        years after the Big Bang

2. The                                                                  of the universe was several                                                   degrees

C. Due to                                                       , first                                                                         away from visible light, and temperatures                                  

D.                                                                                              from                                  universe now in                                            

1.                                            in 1948 by Alpher, Bethe, & Gamow: CMB should at a                                                  of about                                       Kelvin

E.                                              in 1965 by                                                                                   with a                                           telescope at a temperature of about                            

1. Modern                                                                                                                 of Big Bang Theory very well

Tutorial Activity – Expansion

“Elementary Astronomy Worksheet Handout 22: Distance Ladder, Hubble’s Law” (modified by Kaisa E. Young) by Catherine Whiting via OER Commons, licensed under CC BY 4.0, https://oercommons.org/courses/elementary-astronomy-worksheets

 

Figure 1: Expansion of the Universe by Catherine Whiting, licensed under CC BY 4.0

 

1. Suppose the universe is 1D, but expanding as shown in Figure 1. Imagine 5 galaxies,  A – E, equally spaced by 1 Mpc (megaparsec), indicated by the length of a blue box. The universe expands to double its initial size after 1 year.

(a) Consider being in galaxy A:

i. How far has galaxy B moved in one year?

ii. How fast has galaxy B moved away in one year? (speed = how much distance in how much time)

 

iii. How far has galaxy D moved in one year?

iv. How fast has galaxy D moved away?

 

(b) Now consider being in galaxy C:

i. How fast has galaxy A moved away in one year?

ii. How fast has galaxy B moved away?

 

(c) Now consider being in galaxy E:

i. Rank the speeds of the other galaxies from slowest to fastest.

 

2. Is what you found consistent with the Hubble-Lemaitre Law? Why or why not?

 

 

3. Are galaxies A and E at the edge of the universe? Is galaxy C at the center?

 

 

Tutorial Activity – Big Bang Video Response

Video Response Writing: Think about what you learned in the video, write at least 5 sentences about your thoughts. Full credit is based on the length and content of your responses. Responses should be relevant and thoughtful.

To get you started, here are some prompts. You may want to start with one of the following (but don’t have to):

When the narrator said                            , I thought….

I was confused when he said                              , because….

The video made me wonder about ….

I have a hard time believing                             , because ….

I was surprised when he said                                       , because …

 

Tutorial Activity – Big Bang

“Elementary Astronomy Worksheet Handout 23: Big Bang” (modified by Kaisa E. Young) by Catherine Whiting via OER Commons, licensed under CC BY 4.0, https://oercommons.org/courses/elementary-astronomy-worksheets

 

 

Figure 2: Expansion vs. Explosion of the Universe by Catherine Whiting, licensed under CC BY 4.0

 

1. According to the Big Bang Theory, which of the two possible universes in Figure 2 (A or B) best represents our universe? Explain why.

 

 

2. How did the density, pressure and temperature of the early universe compare to today?

 

 

 

3. (a) What is the Cosmic Microwave Background Radiation?

 

 

(b) Why do observations of the CMB support the Big Bang Theory?

 

 

License

Icon for the Creative Commons Attribution 4.0 International License

Astronomy of Stars and Galaxies Copyright © by Kaisa Young is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, except where otherwise noted.