¨Ubungen zur Einführung in die Astronomie Anwesenheitsübungen XI

ab 14. Februar 2014
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Übungen zur Einführung in die
Astronomie
PD Dr. J. Kerp
Anwesenheitsübungen XI
Aufgabe 1: Sternentstehung
1. Wie stellt man sich die Entstehung eines Sternes vor?
2. Das Kriterium, das diese Zusammenhänge beschreibt, ist das Jeans-Kriterium:
M≥
5kB
G µu
3/2 3
4π
1/2
T 3/2 ρ−1/2
Dabei bezeichnet kB die Boltzmann-Konstante (kB = 1.3807 × 10−23 JK−1 ), G die Gravitationskonstante (G = 6.672 × 10−11 m3 kg−1 s−2 ) und µ die mittlere Atommasse.
Welche Eigenschaften muss also das interstellare Gas haben, damit Sterne entstehen können?
3. Berechne die Jeans-Masse für (u ist die atomare Masseneinheit, d.h. u = 1.661 × 10−27 kg)
(a) neutrales Wasserstoff-Gas mit ρ =
(b) molekulares Wasserstoff-Gas mit ρ
uµ
, T = 100K, µ = 1
cm3
, T = 10K, µ
= 1000·uµ
cm3
=2
4. Was muss außerdem passieren, während die Gaswolke kollabiert? Entspricht die berechnete Masse der
des späteren Sterns?
5. In welchen Frequenzbereichen kann man Sternentstehung beobachten?
Aufgabe 2: Endstadien
1. Welche Endstadien der Sternentwicklung gibt es? Erkläre diese.
2. Was ist eine Supernova? Welche verschiedenen Typen gibt es?
3. Der Riesenstern Beteigeuze (Parallaxe π = 5.1 mas) wird in (astronomisch) absehbarer Zeit zu einer
SNII werden. Diese haben typischerweise eine Leuchtkraft von etwa 5.5 × 108 L . Welche scheinbare
Helligkeit hätte diese Supernova am Himmel?
4. Leite eine Formel für den Schwarzschildradius eines Schwarzen Loches her und berechne ihn für
M = 1M .
5. Warum kann man in Wirklichkeit ein Schwarzes Loch nicht mit der Newtonschen Gravitation beschreiben?
Aufgabe 3: Sternentwicklung
1. Skizziere den Entwicklungsweg der Sonne und beschreibe, welche Stadien sie dabei durchläuft.
2. Wie unterscheidet sich die Entwicklung eines 10M -Sternes von der der Sonne?
Hinweis: Genaue Entwicklungswege kannst du dir mit Java-HRD anschauen: www.javahrd.de