1 Vanessa Rieger, 14. März 2007 Entfernungsmessung in der Astronomie Anwendung und Darstellung der...

1 Vanessa Rieger, 14. März 2007

Entfernungsmessung in der AstronomieEntfernungsmessung in der Astronomie

Anwendung und Darstellung der Methodik durch Auswertung von Originalbildern von Cepheiden und Supernovae Ia

Vanessa Rieger

Humboldt-Gymnasium Vaterstetten

Inhalt:1. Die „Entfernungsskala“2. Erläuterungen astronomischer Begriffe3. Entfernungsmessung durch Cepheiden4. Entfernungsmessung durch Supernovae Ia


Die „Entfernungsskala“Die „Entfernungsskala“

1 pc = 3,26 Lj


Scheinbare Helligkeit m Unter scheinbarer Helligkeit m versteht man die Helligkeit eines Sternes, mit der er auf der Erde erscheint.

m 1 m 2 2,5 lo g 10S 1S 2

Absolute Helligkeit M Die absolute Helligkeit M eines Sternes ist definiert als die scheinbare Helligkeit, die der Stern in der Einheitsentfernung d0 = 10 pc hätte.

m M 5 lo g 10d

10 pcEntfernungsmodul µ :

Definition der Helligkeitsskala:

Erläuterungen astronomischer BegriffeErläuterungen astronomischer Begriffe

Strahlungsstrom S [W/m²]

m [mag]


Interstellare Extinktion A

= Absorption und Streuung des Lichts am interstellaren Staub

Schwächung der Lichtintensität

Stern erscheint schwächer

Entfernung des Sterns wirkt größer als in Wirklichkeit

Problem bei der Entfernungsbestimmung


m A M 5 lo g 10d

10 pc


Cepheiden

= pulsierende Sterne:

Der Sternradius und damit verbunden die Temperatur und die Leuchtkraft schwanken mit regelmäßiger Periode.

Entfernungsmessung durch CepheidenEntfernungsmessung durch Cepheiden

Perioden-Leuchtkraft-Beziehung


Eigene Bestimmung der Perioden-Leuchtkraft-BeziehungEigene Bestimmung der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung

Perioden - scheinbare Helligkeit - Bez iehung für die Große Magellansche Wolke

y = - 2,5478x + 17,158

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

0 0 ,5 1 1 ,5 2 2 ,5

log ( P [d ] )

sch

ein

bar

e H

elli

gke

it m

[m

ag]

anhand der Cepheiden der Großen Magellanschen Wolke


Entfernungsmodul aus der Literatur für Große Magellansche Wolke :

Perioden – scheinbare Helligkeit – Beziehung:

Perioden-Leuchtkraft-Beziehung

Literatur:

Berechnung der Berechnung der Perioden-Leuchtkraft-BeziehungPerioden-Leuchtkraft-Beziehung

18,54

M V m V

M V 2,55 lo g 10 P 1,38

m V 2,55 lo g 10 P 17,16

M V 2,702 0,028 lo g 10 P 1,491 0,022


Entfernungsbestimmung der Galaxie NGC 1637Entfernungsbestimmung der Galaxie NGC 1637

Eigene Bestimmung der Lichtkurve eines Cepheids aus den Bildern des Hubble Space Telescope

C hip 1

C hip 2

C hip 4

C hip 3 C epheid ID 163

R eferenzstern ID 49


Chip 1Chip 1

C epheid ID 163

R eferenzstern ID 49


Ausschnitt aus dem Bild u6fv1101m zeigt den Cepheid ID 163 am Maximum, 52. Tag

Ausschnitt aus dem Bild u6fv0902m zeigt den Cepheid ID 163 am Minimum, 40. Tag

Ausschnitte aus dem Chip 1: Cepheid ID 163Ausschnitte aus dem Chip 1: Cepheid ID 163


Ausschnitt aus dem Bild u6fv0702m: Referenzstern ID 49

m ref 23,50 0,01 m ag

Ausschnitte aus dem Chip 1: Referenzstern ID 49Ausschnitte aus dem Chip 1: Referenzstern ID 49


m C 2,5 lo g 10I CI ref

m ref

2 3 ,8 0

2 4 ,0 0

2 4 ,2 0

2 4 ,4 0

2 4 ,6 0

2 4 ,8 0

2 5 ,0 0

2 5 ,2 0

2 5 ,4 0

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

Tage [d]

sc

he

inb

are

He

llig

ke

it [

ma

g]

Eig e n eAu swe rtu n g

L ite ra tu r

33,6 Tage

24,19 m a g

25,28 m a g

Lichtkurve des Cepheids ID 163Lichtkurve des Cepheids ID 163


Cepheid ID 163 der Galaxie NGC 1637Cepheid ID 163 der Galaxie NGC 1637

eingesetzt in Perioden-Leuchtkraft-Beziehung:

P 33,6 2 d

Literatur:

Interstellare Extinktion: A V 0,42 m ag

Periode:

mittlere scheinbare Helligkeit:

7,50 0,50 M pc d 15,8 8,0 M pc

d 26,99 10 6 Lj 8,28 M pc

M C 5,27 0,07 m ag

m C 24,74 m ag

m C M C A V 29,59 0,07


Entfernungsmessung durch Entfernungsmessung durch SupernovaeSupernovae des Typs Ia des Typs Ia

= Helligkeitsausbruch eines Sterns

verursacht durch ein explosionsartiges Abstoßen des größten Teils der Sternmasse

Supernova

Supernovae Typ Ia sind „Standardkerzen“.

Lichtkurven der unterschiedlichen Typen von Supernovae


Entfernungsbestimmung der Galaxie UGC 10743Entfernungsbestimmung der Galaxie UGC 10743

Supernova 2002er

SN 2002e rG alaxie U G C 10743

R e fe re nzste rn


Lichtkurve der SN 2002erLichtkurve der SN 2002er

m SN 2,5 lo g 10I SN H

I ref Hm ref

SN 2002er

1 4 ,5

1 5

1 5 ,5

1 6

1 6 ,5

1 7

1 7 ,5

1 8

1 8 ,5

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0

Tage [d]

sc

he

inb

are

He

llig

ke

it [

ma

g]

14,95

6,5

Lichtkurve: Literatur

Lichtkurve: Eigene A usw ertung

m ref 18,93 m ag

H = Hintergrundsintensität


m max 14,95 m agHelligkeitsmaximum nach ca. 6,5 Tagen:

Absolute Helligkeit der SN Ia (aus der Literatur):

m m ax M m ax A B

Interstellare Extinktion: A B 1,47 0,22

Literatur:

M max 19,49 0,07 m ag

d 128,00 10 6 Lj 39,26 M pc

d 123,94 10 6 Lj 38,02 M pc

Ergebnis für die Galaxie UGC 10743Ergebnis für die Galaxie UGC 10743


The Majestic Sombrero Galaxy

ENDEENDE


Backup


Definition der Parsec

Erscheint, von einem Stern aus gesehen, die große Halbachse der Erdbahn (die astronomische Einheitslänge: 1 AE) unter einem Winkel von einer Bogensekunde, so hat er eine Entfernung von einem Parsec.

1 pc 2,063 10 5 AE 3,26 Lj 3,086 10 16 m


oft verwendete Einheit für astronomische Entfernungen

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