Ralf-Dieter Scholz Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam Milchstraße und die lokale Umgebung. Babelsberger Sternennacht, AIP 19.

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1 Ralf-Dieter Scholz Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam Milchstraße und die lokale Umgebung Babelsberger Sternennacht, AIP 19. Oktober 2017

2 Milchstraße und die lokale Umgebung (von weitem) Richard Powell: atlasoftheuniverse.com 27 October 2011 R.-D. Scholz et AIP SAB 2

3 die nächsten Nachbarn im Galaktischen Maßstab (Zwerggalaxien) Richard Powell: atlasoftheuniverse.com 27 October 2011 R.-D. Scholz et AIP SAB 3

4 Die Milchstraße (unsere Galaxis) Richard Powell: atlasoftheuniverse.com 27 October 2011 R.-D. Scholz et AIP SAB 4

5 Die nahen Spiralarme Richard Powell: atlasoftheuniverse.com 27 October 2011 R.-D. Scholz et AIP SAB 5

6 Die Sterne in unmittelbarer Nachbarschaft der Sonne Erste Eigenbewegung Halley 1716 Erste Parallaxe Bessel 1838 = sehr lokale Umgebung Stand: März October 2011 R.-D. Scholz et AIP SAB 6

7 Vom Sonnensystem zum Nachbarstern Pluto-Sonde New Horizons ist ca. 20 km/s schnell und bräuchte ~65000 Jahre bis zum nächsten Stern! gewaltige Entfernungen zwischen den Sternen!

8 Sonne und Umgebung im Maßstab 1 : 100 Milliarden

9 Kugelsternhaufen 47 Tuc mal geringere Entfernungen zwischen den Sternen als im Spiralarm der Galaxis in der Sonnenumgebung

10 Beteigeuze Procyon Rigel Sirius Sterne im Orion sind 100mal weiter entfernt als unsere Nachbarn Sirius & Prokyon!

11 Sterne im Vergleich Zunehmende Masse und Leuchtkraft Längere Lebensdauer

12 Blick auf die Milchstraße ( Chile von der Europäischen Südsternwarte (Paranal, Kleiner Ausschnitt einer Aufnahme der Milchstraße zeigt unscheinbaren roten Zwergstern: Proxima

13 Proxima Centauri der Stern in nächster Nähe roter Zwergstern (Spektraltyp M5, Entfernung etwa 4 Lichtjahre) Blaufilter Infrarotfilter Rotfilter jede Aufnahme zeigt Himmelsausschnitt von 2 mal 2 Bogenminuten Eigenbewegung von etwa 4 Bogensekunden pro Jahr! (= 1 Mond-Durchmesser in 450 Jahren)

14 Eigenbewegung der Sterne Bärenstrom - 5 Sterne Im Großen Wagen haben ~ gleiche Entfernung ~ gleiche Bewegung Großer Wagen = Teil des Sternbilds Großer Bär Vorstellung verschiedener Völker: Indianer: Bär mit Jungen Araber: Sarg und 3 Klageweiber Römer: 7 wandernde Ochsen Chinesen: großer Löffel

15 Winkelmessung am Himmel

16 (Scheinbare) Größenverhältnisse am Himmel M31 = Andromeda-Galaxie Mond (im gleichen ( M31 Abbildungsmaßstab wie Mond + Jupiter ( vergrößert ) M31: ~4 (1 =60ʹ=3600ʺ), Mond: 30ʹ-34ʹ, Jupiter: max. 48ʺ

17 Die Schwierigkeit der Entfernungsmessung trigonometrische Parallaxe: Problem: Bewegung eines nahen Sterns am Himmel: (ʺ 1 ) 1 Bogensekunde entspricht 1 pc Entfernung ( Lichtjahre 3.26) Messgenauigkeit: sehr kleine Winkel, 1 Milli-Bogensekunde (Mann auf dem Mond) Eigenbewegung (linear) + ( Ellipse ) parallaktische Bewegung lange Messreihen (mehrere Jahre) notwendig um Eigenbewegung von Parallaxe zu trennen

18 Indiz für Nähe: große Eigenbewegung Eigenbewegung ist scheinbare Bewegung am Himmel [gemessen in º/Sekunde (Flugzeuge)] Geschwindigkeit ergibt sich bei bekannter Entfernung Video Quelle: ask Do-the-Stars-Really-Move-

19 Indiz für Nähe: große Eigenbewegung Eigenbewegung der Sterne messen wir in Bogensekunden pro Jahr [ʺ/yr] Geschwindigkeit [in km/s!] ergibt sich bei bekannter Entfernung von der Sonne zum Stern typische relative Geschwindigkeit der Sterne im lokalen Spiralarm (in der Scheibe) der Milchstraße ~ 40 km/s; doch Spiralarm dreht sich mit ~ 220 km/s um Galaktisches Zentrum! Scheiben-Stern mit Eigenbewegung von 1ʺ/yr liegt in 8 pc Entfernung (etwa 26 Lichtjahre) Halo-Stern (~5x höhere Geschwindigkeit relativ zur Sonne) ist bei gleicher Eigenbewegung 5x weiter entfernt

20 ( I ) Suche nach nahen Sternen Eigenbewegungs-Kataloge (z.b. Luyten Half Second = LHS) ( ) Willem Jacob Luyten bei visueller Suche nach Sternen mit großen Eigenbewegungen: Später mit automatischen Messmaschinen digitalisierte Photoplatten und Kataloge z.b. SuperCOSMOS Sky Surveys:

21 Suche nach nahen und fernen Sternen (II) AKTUELL (seit Dez. 2013): Gaia (ESA) Direkte Entfernungsmessung (Parallaxen) für eine Milliarde Sterne unserer Galaxis! (im optischen Licht, deshalb nicht geeignet für Braune Zwerge)

22 ( III ) Suche nach nahen roten Zwergsternen und braunen Zwergen + Himmelsdurchmusterungen im infraroten Licht, z.b. Two Micron All Sky Survey (2MASS) (IPAC/Caltech & University of Massachusetts) Neu (speziell für braune Zwerge): WISE = Wide- ( NASA ) field Infrared Survey Explorer

23 Braune Zwerge = Produkt fehlgeschlagener Sternentstehung roter Zwerg braune Zwerge Jupiter Kritische Masse (0.08 Msonne) für Sterne nicht erreicht, deshalb keine Kernfusion von Wasserstoff zu Helium Masse in Sonnenmassen: Farbe brauner Zwerge (ihr Spektraltyp) ändert sich langsam kühlen mit der Zeit stark ab, werden im optischen Licht fast unsichtbar und sehr rot. Im infraroten Licht erscheinen die kühlsten braunen Zwerge blau (2MASS) bzw. grün/gelb (WISE): UGPS 4.1pc WISE ~5.7pc WISE 6.0pc

24 Roter Zwergstern >8% (bis ca. 60%) der Sonnenmasse Stabile Kernfusion von Wasserstoff zu Helium Viele Milliarden Jahre gleich hell und warm (Spektraltyp M) Etwa 10-40% des Sonnenradius (d.h. 1-4 Jupiterradien) Brauner Zwerg <8% der Sonnenmasse Keine Kernfusion von Wasserstoff zu Helium Helligkeit und Temperatur nehmen stetig ab (Spektraltyp M-L-T-Y) Etwa 10% des Sonnenradius (d.h. etwa 1 Jupiterradius)

25 Die nächsten in Potsdam entdeckten braunen Zwerge ε Indi Ba, Bb pc (K4-Stern-Begleiter) entdeckt: 2003 und 2004

26 Der kühlste bekannte braune Zwerg WISE J pc entdeckt: 2014 hat ähnliche Oberflächen-Temperatur wie die Erde!

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28 Erst 2014 entdeckt und nun Scholz-Stern genannt,... AIP news 18.Feb.2015

29 ..., durchquerte ein roter Zwergstern in Begleitung eines braunen Zwergs das Sonnensystem vor nur Jahren Pressemitteilung der University of Rochester (USA)

30 All About Space, issue 37, 2015 spaceanswers.com PNN, 25. März 2015

31 All About Space, issue 37, 2015 spaceanswers.com PNN, 25. März 2015

32 Link zum Video auf meiner Internetseite:

33 Warum suchen wir weitere Nachbarn? Exoplanet Proxima b Ungleiche Verteilung am Himmel!! Rote Zwergsterne Braune Zwerge Link zu ESO videos:

34 Video Quelle: