Experimentelle Astrophysik

10. Vorlesung Montag 10. Juli 2017

Bachelor Freiwillige VeranstaltungLehramt WahlmodulMaster in Kombination mit anderer 2 SWS Veranstaltung

Experimentelle Astrophysik, 2 SWS, (4 Cr)

InhaltVorläufiger Plan der Vorlesung Astrophysik SS 2017

1. Doppelstunde: 24.04.2017 Planeten: Rotation, Entf ernungen, Zeiten

X. Doppelstunde: 01.05.2017 Feiertag

2. Doppelstunde 08.05.2017 Planeten: Eigenschaften, Z usammensetzung

3. Doppelstunde 15.05.2017 Planeten: Merkur, Venus, E rde, Mars, Jupiter

4. Doppelstunde 22.05.2017 Asteroiden, Saturn, Entste hung Sonnensystem

5. Doppelstunde 29.05.2017 Die Sonne

X. Doppelstunde 05.06.2017 Pfingsten

6. Doppelstunde 12.06.2017 Prof. Dr. Haussmann: Stabi lität von Sonnen

7. Doppelstunde 19.06.2017 Herzsprung-Russel-Diagramm

8. Doppelstunde 26.06.2017 Pulsare, Sternhaufen, Aufb au der Milchstrasse

9. Doppelstunde 03.07.2017 Galaxien, Galaxienhaufen

10. Doppelstunde 10.07.2017 Schwarze Löcher, Quasare, Dunkle Materie

11. Doppelstunde 17.07.2017 Das Standardmodell der As trophysik

12. Doppelstunde 24.07.2017 Der Urknall (und was war davor?)

Zusammenfassung 8. Doppelstunde

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

Zusammenfassung 9. Doppelstunde

- Galaxien: Historische Einleitung. Unsere moderene Vorstellung vom Kosmos ist erst in den letzten Jahrzehnten entstanden und durchlief viele große Veränderungen. Istdieser Prozess nun abgeschlossen?

- wichtige Daten: Andromedanebel als Galaxie erkannt 1924Rotverschiebung 1929Fusion als Energiequelle der Sterne 1938Hintergrundstrahlung 1965Dunkle Materie (Galaxienrotation) 1970Exoplaneten 1995Beschleunigte Expansion und dunkle Energie 1998Fluktuationen Hintergrundstrahlung 2000Higgsfeld 2012

Es gibt nur eine Erde falschEs gibt nur eine Sonne falschEs gibt nur eine Galaxaxie falschEs gibt nur ein Universum falsch ?

Zusammenfassung 9. Doppelstunde

- offene Sternhaufen: aus der gleichen Molekülwolke- Sternassoziationen: ähnlich offene Sternhaufen, ab er nicht gravitativ gebunden- Kugelsternhaufen- Hertzsprung-Russell Diagramme von Sternhaufen (all e gleich alt und ähnliche

chemische Zusammensetzung)- Milchstrasse ist eine Spiralgalaxie. Aufbau: Koron a, Halo, Scheibe, Bulge- Lokale Gruppe: Ansammlung von Galaxien nahe der Mi lchstrasse,

Schwerkraft-gebunden- Galaxien-Klassifikation: Elliptische und Spiralgal axien (+ Unterklassen)- Diskussion Spektrum eines Quasars, Lyman-Alpha-Wal d

Galaxienhaufenund Superhaufen

http://www.astro.univie.ac.at/~dorfi/cd/files/4/4.1/4.1.09.htm

Unsere Lokale Gruppe M31=Andromeda Galaxie

Verschmelzung in4-10 Milliarden Jahren

http://www.atlasoftheuniverse.com/virgo.html

Kugel mit ~1 MilliardeLichtjahreDurchmesser

http://www.atlasoftheuniverse.com/nearsc.html

https://medium.com/starts-with-a-bang/throwback-thursday-how-dark-matter-s-1-competitor-died-fdcb462d854d

Schwarze Löcherals Keime zum

Galaxienwachstum

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.

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

Quasar

Quasarspektren High z

z=5.0

z=4.6

z=4.1

z=3.6

http://www.sdss.org/gallery/gal_zqso.html

Lyman Alpha 124 nmz=5 (∆λ/λ)744 nm

Rekord-Quasarjenseits z =6

J0100+2802 is undetected in SDSS u,g,r bands (top row) but is relatively bright in otherbands (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.

Dunkle Materie

Rotationskurven: Bahngeschwindigkeit versus Radius

Rotationskurve der Galaxis

https://academic.oup.com/pasj/article/63/4/813/2898130/Accuracy-Diagrams-for-the-Galactic-Rotation-Curve

Andere Rotationskurven

https://web.njit.edu/~gary/321/Lecture19.html

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.).

Gravitationslinse

Gravitationslinse

Massenverteilungin Galaxiecluster

Dunkle Energie

SN 1994d

http://supernova.lbl.gov/PhysicsTodayArticle.pdf

Problem:Typ Ia

früh genug finden

http://www.pro-physik.de/details/news/1359737/Saul_Perlmutter_Brian_P__Schmidt_und_Adam_G__Riess.html

http://supernova.lbl.gov/PhysicsTodayArticle.pdf

High-z-Rot-verschiebung

Standardkerzen:absolute Helligkeit bekannt.Bei großen Entfernungen Supernovae vom Typ Ia

http://supernova.lbl.gov/PhysicsTodayArticle.pdf

Die Nobelpreis-Messung

http://supernova.lbl.gov/PhysicsTodayArticle.pdf

http://supernova.lbl.gov/PhysicsTodayArticle.pdf

http://supernova.lbl.gov/PhysicsTodayArticle.pdf

http://supernova.lbl.gov/PhysicsTodayArticle.pdf