Galaktische und Extragalaktische Physik. Oskar von der Lühe Fakultät für Physik Albert-Ludwig-Universität, Freiburg i. Br. Wintersemester 2000 / 2001

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1 WS 2000/01 Oskar von der Lühe Fakultät für Physik Albert-Ludwig-Universität, Freiburg i. Br. Wintersemester 2000 / 2001 GEG_01s.doc Seite

2 1 Überblick 1.1 Hierarchien der Strukturen im Universum Objekte Skalen Massen Kleine kondensierte Körper (Asteroiden, Planeten) ( ) R E ( ) M E Sterne ( ) R S ( ) M S Sternassoziationen und offene Sternhaufen ( ) pc ( ) M S Interstellares Medium ( ) pc ( ) M S Kugelsternhaufen 40 pc 10 5 M S Galaxie ( ) pc Bis zu (10 14 ) M S Galaxienhaufen ( ) pc Typ M S Galaxien-Superhaufen pc Typ M S Großräumige Strukturen ( ) pc - R E : m R S : m pc: m M E : kg M S : kg M G : M S = kg Thema dieser Vorlesung Thema von "Aufbau und Entwicklung der Sterne" GEG_01s.doc Seite

3 1.2 Entwicklung des Weltbildes im Großen Struktur und Dynamik der Milchstraße Mitte 19. Jh Sterneichungen (Herschel) Beginn 20. Jh. Milchstraße als Scheibe (Kapteyn) 1918 Cepheiden (δ Cep) als Standardkerzen zur Entfernungsbestimmung, Distanz zu Kugelsternhaufen (Shapley) 1926 Kinematik der Milchstraße, Gesamtmasse aus differentieller Rotation (Lindblad, Oort) 1930 Beobachtung der interstellare Absorption (Trumpler) 1952 Neueichung der Entfernungsskala durch δ Cep - und W Vir - Sterne (Baade) Sterne, Interstellares Medium und chemische Evolution 1926 Vorhersage, Theorie des interstellaren Mediums (Eddington) 1927 Galaktische Nebel (Zanstra, Bowen) 1938 CNO (Bethe-Weizsäcker) - Zyklus, thermonukleare reaktionen als Energielieferant der Sterne 1939 Galaktische Meterwellenstrahlung (Jansky), Beginn der Radioastronomie Ursache: galaktische Synchrotronstrahlung 1944 Masseabhängige Lebensdauer der Sterne (Unsöld) Sternentwicklung, HRD, Sternpopulationen 1949 Interstellare Polarisation, galaktisches Magnetfeld (10-13 T) cm Hyperfeinübergang des atomaren H mm - Linie des CO, kalte Molekülwolken GEG_01s.doc Seite

4 1.2.3 Extragalaktische Struktur und Entwicklung 1924 Entfernung zu M31 aus Cepheiden (Hubble) 1929 Kosmologiosche Rotverschiebung, Hubble-Gesetz, Beginn der Kosmologie, Weltalter τ Jahre 1939 Urknalltheorie (Lemaitre, Gamov) 1957 Kosmische Nukleosynthese (Burbidge, Fowler, Hoyle) 1962 Quasare (M. Schmidt) k - Hintergrundstrahlung (Penzias, Wilson) 1970 "Dunkler Halo" aus Rotationsgesetzen von Spiralgalaxien GEG_01s.doc Seite

5 Inhalt der Vorlesung 1. Überblick 2. Physik der Milchstraße 2.1 Aufbau und Kinematik des Sternsystems 2.2 Interstellares Medium 2.3 Dynamik der Galaxis 3. Physik der Galaxien 3.1 Normale Galaxien 3.2 Starburst-Galaxien 3.3 Aktive Galaxien und Quasare 3.4 Großräumige Strukturen Literatur Unsöld, Baschek: Scheffler, Elsässer: Mihalas, Binney: Binney, Tremaine: Peterson: Der neue Kosmos (6. Auflage, Kap. IV) Bau und Physik der Galaxis Galactic Astronomy Galactic Dynamics Active Galactic Nuclei GEG_01s.doc Seite

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7 Die Milchstraße in verschiedenen Spektralbereichen 408 MHz 1.4 GHz 115 GHz 12, 60, 100 µm 2.5 µm 0.6 µm 1 kev 100 MeV GEG_01s.doc Seite

8 Spektralbereich Radiokontinuum ν = 408 MHz λ = 740 mm 21-cm Linie ν = 1.4 GHz λ = 210 mm 115 GHz Linie ν = 115 GHz λ = 2.6 mm Thermisches Infrarot ν = 3-25 THz λ = 12, 60, 100 µm Nahes Infrarot ν = 120 THz λ = 2.5 µm Optisch ν = 120 THz λ = 0.6 µm Röntgen E Ph = 1 kev λ = 1.4 nm Gamma E Ph = 100 Mev λ = 14 fm Strahlungsquellen Heißes Gas, Streuung freier Elektronen, Synchrotronstrahlung Atomarer Wasserstoff (Hyperfeinstruktur) Normales interstellares Medium, Gas Molekularer Wasserstoff, (J = 1-0 Übergang von CO als tracer) Kühles interstellares Medium Thermische Strahlung warmer interstellare Materie, Sternentstehungsgebiete, Staub Kühle Sterne mit geringer Masse Insterstellare Materie ist transparent bei diesen Wellenlängen Sterne Insterstellare Materie als Dunkelwolken Heißes, durch Schockwellen aufgeheiztes Gas Insterstellare Materie als Dunkelwolken Kollision kosmischer Strahlung an Protonen Supernova-Reste GEG_01s.doc Seite

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