astrophysik Flashcards
Was ist ausschlaggebend dafür, wie hell ein Stern auf der Erde wahrgenommen wird?
Leuchtkraft, Entfernung und evtl. die lichtabsorbierende Wirkung von interstellarer Materie (Gas und Staub) zwischen Stern und Erde.
Scheinbare Helligkeit
Die auf der Erde gemessene Lichtenergie eines Sterns.
Scheinbare Helligkeit I
I ist die Lichtenergie, die pro Quadratmeter und Sekunde auf die Erde fällt. Zwei Sterne unterscheiden sich um eine Größenklasse (Magnitude m), wenn sich ihre Helligkeit um den Faktor z = 2,51 unterscheiden.
Je lichtschwächer ein Stern ist, desto größer ist seine Magnitude.
Leuchtkraft
Leuchtkraft L ist die gesamte Lichtenergie, die ein Stern pro Sekunde aussendet.
Zur Bestimmung der Leuchtkraft braucht man seine Entfernung r von der Erde. Für die sonnennächsten Sterne benützt man dazu die Parallaxenmethode. (Erdbahndurchmesser als Standlinie).
Bsp: Proxima Centauri, Alpha Centauri
-> Die Sonne ist ein Stern mittlerer Leuchtkraft
Temperatur der Sterne
Bringt man ein Beugungsgitter in den Strahlengang eines Teleskops, so kann man die Intensität der Strahlung eines Sterns in Abhängigkeit von der Wellenlänge messen. In Folge kann man mittels des Wienschen Verschiebungsgesetzes, die Temperatur der Oberfläche des Sterns berechnen. Es ergeben sich Werte zwischen 2.000 K und 45.000 K.
Sonnenoberflächentemperatur = 5.800 K
Die Spektrallinien geben Aufschluss über die chemische Zusammensetzung der Sterne.
Hertzsprung-Russell-Diagramm
Sterne werden nach Temperatur und Leuchtkraft eingeordnet. Ein Großteil der Sterne liegt entlang der Hauptreihe. Hauptreihensterne haben eine ähnliche Größe wie die Sonne.
Sterne oberhalb der Hauptreihe werden als “Rote Riesen” bezeichnet und besitzen eine tausendfache Leuchtkraft. (100mal größer als die Sonne)
Sterne darunter nennt man “Weiße Zwerge”. Ihre Leuchtkraft beträgt nur etwa 1% der Leuchtkraft der Sonne. (100mal kleiner als die Sonne)
> Durch Vergleich von Leuchtkraft und Helligkeit von Hauptreihensternen kann man ihre Entfernung schätzen.
Microlensing
Entdeckung eines Planeten durch seine Wirkung als Licht bündelnde Gravitationslinse. Dieses Microlensing tritt ein, wenn der Zentralstern vor einem weiter entfernten Stern steht und dessen Licht bündelt, und der Planet diesen Effekt kurzzeitig verstärkt.
Gründe für Helligkeitsveränderung/Wechsel
- “Bedeckungsveränderliche” sind Doppelsterne, die einander während des Umlaufs verdecken.
- “Pulsierende Veränderliche” ändern ihre Leuchtkraft periodisch. Dieser Lichtwechsel kann einige Stunden, aber auch Monate dauern, und die Leuchtkraft ändert sich dabei bis zum 250-Fachen.
- Novae sind Sterne mit periodischen explosionsartigen Helligkeitsausbrüchen.
- Supernovae (Typ Ia) entstehen, wenn durch den Zustrom von Wasserstoffgas die Masse eines Weißen Zwergs die Grenze von 1,4 Mo überschreitet.
- Supernovae (Typ II) stehen am Ende der Entwicklung von massereichen Sternen, die schließlich unter ihrem eigenen Gewicht zusammenbrechen und in einem gewaltigen Leuchtkraftanstieg ihr Leben beenden.
Die Entwicklung von Sternen
Gaswolken bestehen vor allem aus atomarem und molekularem Wasserstoff, Helium und aus geringen Mengen an Molekülen (z. B. CO) und Staubpartikeln.
Wenn sich der Radius R einer Gaswolke den Wert √(9kT/8πGmρ) übersteigt, dann zieht sich die Gaswolke zusammen, und Sterne entstehen.
Sonnenmasse Aufbau
Ihre Masse besteht zu 75% aus Wasserstoff und zu 24% aus Helium, der Rest verteilt sich auf Sauerstoff, Kohlenstoff und andere Elemente.
Energieproduktion der Sonne
Bei etwa 15 Mio. K erfolgt die Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium. Die freigesetzte Energie gelangt als elektromagnetische Strahlung an die Sonnenoberfläche.
Die Kernfusion in der Sonne erfolgt durch den Proton-Proton-Zyklus. Nur bei hohen Temperaturen können die positiven Kerne ihre gegenseitige elektrische Abstoßung überwinden, so dass Kernreaktionen möglich werden.
Die Positronen werden durch Paarvernichtung e+ + e -> 2y in elektromagnetische Strahlung umgewandelt. Die Neutrinos verlassen ohne Energieverlust die Sonne.
Neutronensternen (Pulsar)
Außergewöhnliche Eigenschaften: Ihre hohe Rotationsgeschwindigkeit und ihr Magnetfeld.
Bei der Verdichtung des Sterns wächst das Magnetfeld rasch an. Das Magnetfeld rotiert mit dem Stern mit, der dadurch zu einem gigantischen Dynamo wird.
Eine hohe Spannung zwischen Pol und Äquator, reißt Elektronen aus der Sternoberfläche und beschleunigt sie entlang der Magnetlinien. Dabei wird Synchrotron-Strahlung in einem engen Kegel abgestrahlt, der sich mit der Sternrotation dreht.
-> Pulsar
Berühmtester Pulsar liegt im Zentrum des Krebsnebels.
