Experimentelle Astrophysik

Transkript

1 Experimentelle Astrophysik Bachelor Freiwillige Veranstaltung Lehramt Wahlmodul Master in Kombination mit anderer 2 SWS Veranstaltung Experimentelle Astrophysik, 2 SWS, (4 Cr) 10. Vorlesung Montag 10. Juli 2017

2 Vorläufiger Plan der Vorlesung Astrophysik SS 2017 Inhalt 1. Doppelstunde: Planeten: Rotation, Entfernungen, Zeiten X. Doppelstunde: Feiertag 2. Doppelstunde Planeten: Eigenschaften, Zusammensetzung 3. Doppelstunde Planeten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter 4. Doppelstunde Asteroiden, Saturn, Entstehung Sonnensystem 5. Doppelstunde Die Sonne X. Doppelstunde Pfingsten 6. Doppelstunde Prof. Dr. Haussmann: Stabilität von Sonnen 7. Doppelstunde Herzsprung-Russel-Diagramm 8. Doppelstunde Pulsare, Sternhaufen, Aufbau der Milchstrasse 9. Doppelstunde Galaxien, Galaxienhaufen 10. Doppelstunde Schwarze Löcher, Quasare, Dunkle Materie 11. Doppelstunde Das Standardmodell der Astrophysik 12. Doppelstunde Der Urknall (und was war davor?)

3 Zusammenfassung 8. Doppelstunde - Stern mit relativ geringer Masse: Nur H-Fusion und 3-Alpha-Prozess - Entwicklung zum weissen Zweig (erdgroß) - Stabilisierung über Elektronen-Fermigas= "entartete" Materie - Je größer der Zwerg, desto kleiner seine Masse - Größere Sterne: Entwicklung zum Neutronenstern (20km Durchmesser) - Stabilisierung über Neutronen-Fermigas= "entartete" Materie - Pulsare: Rotierende Neutronensterne, Magnetfeldachse ungleich Rotationsachse

4 Zusammenfassung 9. Doppelstunde - Galaxien: Historische Einleitung. Unsere moderene Vorstellung vom Kosmos ist erst in den letzten Jahrzehnten entstanden und durchlief viele große Veränderungen. Ist dieser Prozess nun abgeschlossen? Es gibt nur eine Erde falsch Es gibt nur eine Sonne falsch Es gibt nur eine Galaxaxie falsch Es gibt nur ein Universum falsch? - wichtige Daten: Andromedanebel als Galaxie erkannt 1924 Rotverschiebung 1929 Fusion als Energiequelle der Sterne 1938 Hintergrundstrahlung 1965 Dunkle Materie (Galaxienrotation) 1970 Exoplaneten 1995 Beschleunigte Expansion und dunkle Energie 1998 Fluktuationen Hintergrundstrahlung 2000 Higgsfeld 2012

5 Zusammenfassung 9. Doppelstunde - offene Sternhaufen: aus der gleichen Molekülwolke - Sternassoziationen: ähnlich offene Sternhaufen, aber nicht gravitativ gebunden - Kugelsternhaufen - Hertzsprung-Russell Diagramme von Sternhaufen (alle gleich alt und ähnliche chemische Zusammensetzung) - Milchstrasse ist eine Spiralgalaxie. Aufbau: Korona, Halo, Scheibe, Bulge - Lokale Gruppe: Ansammlung von Galaxien nahe der Milchstrasse, Schwerkraft-gebunden - Galaxien-Klassifikation: Elliptische und Spiralgalaxien (+ Unterklassen) - Diskussion Spektrum eines Quasars, Lyman-Alpha-Wald

6 Galaxienhaufen und Superhaufen

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8 Unsere Lokale Gruppe M31=Andromeda Galaxie Verschmelzung in 4-10 Milliarden Jahren

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10 Kugel mit ~1 Milliarde Lichtjahre Durchmesser

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12 Schwarze Löcher als Keime zum Galaxienwachstum

13 Theoretisch kleinste Masse: Planck Masse 0,02 mg. Schwarzschild Radius ~ Compton Wellenlänge The Compton wavelength of a particle is equal to the wavelength of a photon whose energy is the same as the mass of the particle.the Schwarzschild radius is the radius of a sphere such that, if all the mass of an object were to be compressed within that sphere, the escape velocity from the surface of the sphere would equal the speed of light.

14 Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie Movie: Tracking Stars Orbiting the Milky Way's Central Black Hole

15 Quasar

16 z=3.6 z=4.1 Quasarspektren High z z=4.6 Lyman Alpha 124 nm z=5 ( λ/λ) 744 nm z=5.0

17 Rekord-Quasar jenseits z =6 J is undetected in SDSS u,g,r bands (top row) but is relatively bright in other bands (lower three rows). It is consistent with a point source in the bands with high signal-to-noise detections. The size is 1 1 for all images.

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19 Dunkle Materie

20 Rotationskurven: Bahngeschwindigkeit versus Radius

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22 Rotationskurve der Galaxis

23 Andere Rotationskurven

24 Dunkle Materie - erklärt zusätzliche Gravitationswirkung in Galaxien. - wird auch benötig, um schnelle Strukturbildung nach dem Urknall zu erklären. Gravitation durch bekannte Materie zu schwach für rasche Bildung von Galaxien. - messbar mit Gravitationslinseneffekt (s. u.).

25 Gravitationslinse

26 Gravitationslinse

27 Massenverteilung in Galaxiecluster

28 Dunkle Energie

29 SN 1994d

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31 Schmidt_und_Adam_G Riess.html Problem: Typ Ia früh genug finden

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33 High-z-Rotverschiebung Standardkerzen: absolute Helligkeit bekannt. Bei großen Entfernungen Supernovae vom Typ Ia

34 Die Nobelpreis- Messung

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