Einige Astronomie

Einige astronomische Facts
„Unsere“ Galaxis, die Milchstrasse
Unser Sonnensystem ist
in
der
Milchstrasse
eingebettet.
Die
Milchstrasse
ist
eine
sogenannte Spiralgalaxie. Sie besteht aus ca. 100
Milliarden weiteren Sternen wie unsere Sonne !
Die Milchstrasse hat einen Durchmesser von 100'000
Lichtjahren Ly (1 Ly = Distanz, die das Licht in einem Jahr
zurücklegt 10 Billionen Kilometer !!). Unser Sonnensystem rotiert mit ca. 300 km/s um
des Milchstrassenzentrum.
Der nächste Fixstern ist Alpha Centauri im Abstand von 4.3 Ly. Unsere „Nachbar-Galaxie“
ist die Andromeda-Galaxie im Abstand 2‘000‘000 Ly.
Urknalltheorie
Nach der Urknalltheorie (Edwin Hubble, 1929) hat unser Weltall ein Alter zwischen 13 und
17 Milliarden Jahren. Für die ersten Sekunden nach dem Urknall und danach haben die
Physiker ziemlich genaue Vorstellungen, was sich da alles abgespielt hat:
Aus einem Millionen von Graden
heissen
„Gemisch“
Lichtteilchen
(Photonen)
Elementarteilchen
bilden
Wasserstoff und Helium.
aus
und
sich
Aus
diesen heissen Gaswolken bilden
sich durch die Gravitation die ersten Sterne. Sterne versammeln sich zu Sternsystemen
und bilden die ersten Galaxien. Die Materie neigt offenbar dazu zu klumpen (ein
Phänomen, das auch bei der Herstellung von Saucen beobachtet werden kann). Eine
Milliarde Jahre nach dem Urknall scheint die Bildung der Galaxien abgeschlossen zu sein.
Es gibt ca. 100 Milliarden Galaxien (wie unsere Milchstrasse) im gesamten Universum...
Sternentstehung, Sterntod
Für die Menschen des Altertums war das Geschehen am
Sternenhimmel das Ewige. Die erste
Erschütterung dieses Weltbildes erfuhr die
Astronomie am 11.11.1572: Der dänische
Astronom Tycho Brahe (Keplers Lehrmeister)
sah einen neuen Stern im Sternbild
Cassiopeia aufflackern, nach 18 Monaten
war der Spuk wieder vorbei.
Tycho Brahe hatte jedoch nicht die Geburt eines Sternes
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beobachtet, sondern dessen glanzvollen Tod: Eine Supernova, ein Stern war explodiert.
Sterne entstehen aus kollabierenden (wegen Gravitation) Gaswolken. Wenn die Masse
gross genug ist, so heizt sich die Gaswolke beim Kollaps so stark auf, dass plötzlich im
Innern der Sterne Kernfusion (siehe Atomphysik) einsetzt. Dabei wird wahnsinnig viel
Energie frei, der Stern beginnt zu leuchten.
Diese Kernfusion kann sehr lange aufrecht erhalten werden. Wie der Stern dann erlischt
und wie sein weiterer „Todeskampf“ aussieht, hängt stark von der Sternmasse ab:
- Sternmasse < 1.5⋅MQ: Der Stern kollabiert und heizt sich dadurch sehr stark auf. Er
bläht sich kurz vor „Schluss“ zu einem Roten Riesen auf und fällt dann in sich
zusammen. Er endet als Weisser Zwerg und kühlt sich ganz ab. Weisse Zwerge sind
sehr dicht (ρ ≈ 109 kg/m3, Dichte der Erde: 5.5⋅103 kg/m3).
- 1.5⋅MQ < Sternmasse < 2.5⋅MQ: Kollaps endet nicht beim weissen Zwergen. Die
Gravitation ist so stark, dass der Kollaps zu einem Neutronenstern führt: Die
Elektronen werden in den Atomkern gepresst. Dort entsteht aus einem Elektron und
einem Proton ein Neutron. (ρ ≈ 1015 -1018 kg/m3)
- Sternmasse > 2.5⋅MQ: Kollaps zum Neutronenstern erfolgt so schnell, dass der Stern
als Supernova explodiert. Schwere Atome werden dabei gebildet und nach Aussen
geschleudert. Diese bilden das Baumaterial für neue Generationen von Sternen. Was
bleibt übrig bei dieser Explosion ? Ein rasch rotierender Neutronenstern, ein
sogenannter Pulsar, der sehr intensive Röntgenstrahlung abgibt.
- Sternmasse > 3-4 MQ: Der Stern fällt total in sich zusammen, die Gravitationskraft ist
so gross, dass keine Gegenkraft diesen Kollaps bremsen kann. Es entsteht ein
schwarzes Loch. Ein schwarzes Loch ist so schwer, dass es als „kosmischer
Staubsauger“ wirkt, es saugt alles an und „frisst“ es auf. Nichts kann dem schwarzen
Loch entrinnen, wenn es einmal in seinem Innern gefangen ist. Nicht einmal Licht
kann die Oberfläche verlassen !
Die obenstehende Grafik zeigt ungefähr die Grössenverhältnisse zwischen unserer Sonne
und den erwähnten exotischen Objekte.
Die Sternkarte
Die drehbare Sternkarte ist für jeden Sternfreund ein unentbehrliches Hilfsmittel zum
Auffinden und Identifizieren von Sternen und Sternbildern. Den Sternenhimmel muss man
sich als riesige Kugel um die Erde denken. Der Nordpol der Sternenkugel ist der
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Schnittpunkt der verlängerten Erdachse mit dieser Kugel (≈ Polarstern). Die absoluten
Sternpositionen (in Sternkatalogen) gibt man mit Längengraden (Rektaszension in
Stunden) und Breitengraden (Deklination in Graden) an. Rektaszension auf Grundkarte ablesen, Deklination auf
Gradstreifen
Relative Koordinaten (abhängig von geografischer Breite
und Beobachtungszeit): Höhe über Horizont auf
Klarsichtfenster und Himmelsrichtung (Azimut)
Wo befindet sich ein Stern an einem bestimmten Datum zu
einer bestimmten Zeit ?
Beobachtungszeit (auf Folie) zu gewünschtem Datum (Grundkarte) drehen Alle Sterne
innerhalb der hellen Zone sind sichtbar.
Bsp: Datum 10. März, 23.30 Uhr Sternbild „Orion“ geht unter
Achtung: Die Uhrzeiten auf der Grundkarte sind Ortszeiten und nicht Mitteleuropäische
Zeit (MEZ). Im Sommer: Ortszeit = Armbanduhrzeit - 1½ h
Im Winter: Ortszeit = Armbanduhrzeit - ½ h
Abschätzung: 1 Handbreite bei gestrecktem Arm entspricht ca. 10°.
„Zwei Dinge sind unendlich: das Universum und die menschliche Dummheit.“
A. Einstein
Übungen:
1) Bestimme die absoluten Koordinaten von „Rigel“ (β Orionis) und „Deneb“ (α Cygni,
Schwan).
2) Wo befindet sich der Stern „Beteigeuze“ (im Sternbild „Orion“) am 10. März um
21.30 Uhr ? Himmelsrichtung und Höhe über Horizont ?
3) Wann und wo geht am 1. Oktober „Aldebaran“ (im Sternbild „Stier“) auf, wann und in
welcher Höhe kulminiert er ? (am 1.Oktober gilt noch Sommerzeit)
4) Es ist 7. März 23.30 Uhr MEZ und ich sehe ziemlich genau im Osten drei Handbreiten
über dem Horizont einen sehr hellen Stern. Was könnte das sein ?
5) Wann geht am 1. November die Sonne auf, wann und in welcher Höhe kulminiert sie,
wann und wo geht sie unter ?
6) Sieht man das Sternbild „Orion“ im Sommer ?
7) Welche Sternbilder sieht man das ganze Jahr hindurch (sogenannte zirkumpolare
Sternbilder) ?
8) An welchem Datum stehen „Castor“ und „Pollux“ gerade im Süden um 22.00 Uhr
Ortszeit ?
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Lösungen:
1) Rigel: Rektaszension 5h 15‘, Deklination -8.1°
Deneb: Rektaszension 20h 40‘, Deklination +45.2°
2) 21.30 Uhr MEZ ist 21 Uhr Ortszeit Beteigeuze liegt etwa in Richtung SW und ist 40°
über dem Horizont
3) „Aldebaran“ geht um 20.45 Uhr Ortszeit (22.15 Uhr MEZ) zwischen Ost und Nordost
auf, er kulminiert nachts um 4 Uhr Ortszeit (5.30 MEZ) 60° über dem Horizont
4) „Arktur“ im Sternbild des „Bootes“
5) Drehbaren Zeiger auf 1.November stellen Schnittpunkt mit Ekliptik (gestrichelte Linie)
ergibt Sonnenposition im Sternbild „Waage“ Sonne geht um 7.10 Uhr Ortszeit
zwischen Ost und Südost auf, kulminiert um 12 Uhr Ortszeit bei einer Höhe von ca. 27°
und geht um 16.50 Uhr Ortszeit zwischen West und Südwest unter.
6) Nicht am Abend, erst nach Mitternacht oder gegen Morgen Orion ist ein
„Wintersternbild“
7) „Kleiner Bär“, „Grosser Bär“, „Cassiopeia“, „Cepheus“, „Giraffe“ Fazit:
8) Am 14. Februar
Einige Sternbilder mit ihren α-Sternen (Hauptsterne)
Suche auf der Sternkarte die abgebildeten Sternbilder...
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