Inhaltsverzeichnis Vorwort Einleitung Kapitel 1: Sonnensystem Kapitel 2: Sterne, Galaxien und Strukturen aus Galaxien

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1 Inhaltsverzeichnis Vorwort Einleitung Kapitel 1: Sonnensystem Objekte des Sonnensystems Sonne Innere Gesteinsplaneten und deren Monde Asteroidengürtel Äußere Gas- und Eisplaneten und deren Monde Zentauren Kuipergürtel Äußeres Sonnensystem: Oortsche Wolke Kapitel 2: Sterne, Galaxien und Strukturen aus Galaxien 88 Interstellare Materie Milchstraße (Galaxis) Sterne in der Milchstraße Extrasolare Planeten Sternhaufen Galaxien und Galaxienhaufen Lokale Gruppe Supergalaxienhaufen Größte bekannte Strukturen im Universum Großräumige Struktur des Universums Kapitel 3: Instrumente zur Erfassung astronomischer Objekte 175 Arten von Beobachtungs- und Messgeräten Wissenschaftliche Ziele der Beobachtung und Messung Bodengebundene optische Teleskope Optische- und Infrarot-Weltraumteleskope Röntgen- und Gamma-Observatorien Radioteleskope Very Long Baseline Interferometry Spezielle Radioteleskope für Millimeter-Wellen 10 13

2 Weltraumsonden Teilchenbeschleuniger Nachweis von Neutrinos Nachweis von Gravitationswellen Kapitel 4: Ermittlung von Daten astronomischer Objekte: 223 Grundlagen Mathematische Grundlagen Klassische Mechanik Wärmelehre Kapitel 5: Charakteristische Daten astronomischer Objekte 250 Direkt messbare und daraus ableitbare Daten Scheinbare, absolute und bolometrische Helligkeit Leuchtkraft Effektive Oberflächentemperatur Spektralklasse Entfernung von der Erde Abstand eines Himmelskörpers vom Zentralgestirn Abstand vom Zentrum der Milchstraße Bewegung innerhalb der Milchstraße Rotation einer Spiralgalaxie Masse eines astronomischen Objekts Radius eines Sterns Lebensdauer bzw. Alter eines Sterns Alter der Milchstraße Masse eines Schwarzen Lochs Kapitel 6: Kosmologie: Physikalische Grundlagen 296 Elektromagnetismus Spezielle Relativitätstheorie (SRT) Allgemeine Relativitätstheorie (ART) Kennzeichen der klassischen Physik Quantenphysik Probleme der physikalischen Interpretation der Quantenphysik Grundlagen der Feldtheorie

3 Urknall Kosmologische Modelle: Expansion des Universums Kosmologische Modelle Universum: Verschiedene Modelle der Entwicklung Spezielle Lösungen der Feldgleichungen der ART Standardmodell der Kosmologie Kapitel 8: Kosmische Hintergrundstrahlung 368 Entdeckung Vermessung des Spektrums Anisotropien Ableitung von kosmologischen Parametern Schlussfolgerungen Kapitel 9: Symmetrien und Symmetriebrechungen 389 Kontinuierliche Symmetrien Diskrete Symmetrien Symmetriebrechungen Kapitel 10: Außau der Materie aus Elementarteilchen 397 Standardmodell der Elementarteilchen Arten von Elementarteilchen Einschränkungen des Standardmodells Zusammengesetzte Teilchen: Hadronen Teilchenreaktionen Baryonen-Asymmetrie Higgs-Mechanismus Mehrfach zusammengesetzte Teilchen: Atome Nichtbaryonische Teilchen

4 Anfangsbedingungen der Entwicklung des Universums Inflationäre Expansion des Universums Konsequenzen der inflationären Expansion Probleme der Inflationstheorie Direkter Nachweis der inflationären Expansion Neue Modelle Kapitel 12: Evolution des Universums bis zur Bildung der 442 Atome Planck-Ära Phasen der Evolution GUT-Ära Inflationsphase Bildung des Quark-Gluonen-Plasmas Entstehung der Baryonen-Asymmetrie Bildung der Hadronen (Hadronen-Ära) Bildung der Leptonen (Leptonen-Ära) Primordiale Nukleonensynthese Übergang zur materiedominierten Ära Kapitel 13: Entstehung der kosmischen Strukturen aus 462 Galaxien mit Sternen und Sternresten Prozess der Strukturbildung Entstehung der Sterne Sternpopulationen Lebenslauf von Population-I-Stemen Fusionsreaktionen in einem Stern Gruppierungen von Sternen mit vergleichbaren Eigenschaften Liste der massenreichsten Sterne Ende der Existenz eines Sterns Doppe 1stem Systeme Entstehung der Galaxien Typische Struktur einer Balkenspiralgalaxie Typische Struktur einer Elliptischen Galaxie

5 Urwolke Entstehung der Sonne Entstehung der solaren Planeten Entstehung des Erdenmonds Dynamische Entwicklung und Struktur der Erde Entstehung von extrasolaren Planeten Entwicklung der Lebensformen Kapitel 15: Zukünftige Entwicklung des Universums 606 Zukunft des Sonnensystems Zukunft der Sterne Zukunft der Galaxien Zukunft des Universums Kapitel 16: Weitere Theorien zur Evolution des Universums 620 Einheitliche Theorie der Naturkräfte Stringtheorien M-Theorie Loop-Quantengrav itation Dunkle Energie Dunkle Materie Ungleichgewicht der Materie gegenüber der Antimaterie Abschließende Bemerkungen 638 Anhang: Verzeichnis der Abkürzungen 641 Anhang: Glossar 644 Anhang: Physikalische Größen und Natur konstante 667 Anhang: Zeittafel 676 Anhang: Literaturverzeichnis 699