Tübinger Sternchen - Astronomische Vereinigung Tübingen eV

8.Ausgabe
14.Oktober 2010
Tübinger Sternchen
Lieber Sternfreund,
lange waren sich die Astronomen sicher „die Sterne leuchten immer gleich hell“. Doch manche
Gestirne halten sich nicht an diese Regel. Ein berühmtes Beispiel ist der Stern Mira „die Wun dersame“ im Sternbild Walfisch. Deren Helligkeit schwankt zwischen beachtlichen Magnitude 2,
das ist ein heller Sterne am Himmel, bis zu Magnitude 10 und damit weit unter der Sichtbarkeit
für das bloße Auge. Das bemerkten natürlich auch die alten Astronomen. Kann man etwas
nicht erklären, redet man am besten nicht darüber. Wenn jedoch plötzlich ein Stern am Himmel
erscheint, sogar am Tag sichtbar ist, und nach Wochen oder Monaten wieder verschwindet, ist
dies schwer zu verschweigen.
Es gibt verschiedene Gründe für „veränderliche Sterne“. Bei Mira sind es pulsierende Temperaturänderungen. Eine Schwankungsperiode dauert 330 Tage. Der Stern Almaaz (wird tatsächlich mit zwei „a“ geschrieben) wird immer wieder für etwa zwei Jahre von einer Staubwolke in
seiner Umlaufbahn verdeckt. Eruptive Veränderliche, Bedeckungsveränderliche, unregelmäßig
Veränderliche, Novae und Supernovae. Obwohl man die Vorgänge meist gut versteht, gibt es
einige welche uns so unverständlich sind, wie den Astronomen im Mittelalter. Heute wird jedoch
darüber geredet und nach Lösungen gesucht.
1921 entdeckte „Henrietta Leavitt“ eine Verbindung zwischen der Helligkeit und Dauer der Helligkeitsschwankung bei sogenannten Cepheiden. Damit ist es möglich die Entfernung dieser
Sterne sehr genau zu ermitteln. Bis zu 108 Millionen Lichtjahren Entfernung (in der Galaxie
NGC 4603 mit dem Hubbel Teleskop beobachtet) konnten diese Veränderliche Sterne entdeckt
werden. Für weiter entfernte Objekte sind die Cepheiden aber nicht mehr geeignet, man erkennt sie einfach nicht mehr.
Doch die Astronomen suchen…. und finden Lösungen. Ein Weißer Zwergstern umkreist einen
roten Riesenstern. Bläht sich der rote Riese weiter auf, stürzt Materie von dem Riesen auf den
Zwerg. Wenn genug Masse auf dem weißen Zwerg angesammelt wurde, kollabiert dieser (fällt
zusammen) und explodiert, der arme kleine Zwerg wird komplett zerstört. Dabei kann er heller
leuchten als seine gesamte Heimatgalaxie. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese
„Supernovae vom Typ IA“ immer gleich hell aufleuchten – damit haben wir einen Maßstab bis
zu den entferntesten Galaxien die wir beobachten können. Verdoppelt sich der Abstand, verringert sich die Helligkeit einer Supernovae IA um ein Viertel. Gerne rechne ich dir das bei unseren Treffen an Beispielen vor.
Dein
Jugendgruppenteam
Inhalt
Seite
3
Der Sternenhimmel im Oktober.
3
Planeten im Oktober.
4
Schwarze Zwerge, weiße Zwerge, Neutronensterne und schwarze Löcher
5
Wir basteln ein schwarzes Loch.
6
Hinweise
Der Sternenhimmel im Oktober
Der groß angekündigte Komet Hartley 2 enttäuscht bisher. Bei unserem Vereinsausflug auf die
Emberger Alm, konnten wir ihn kaum als schwachen Lichtfleck erkennen. Pegasus und Andromeda mit der berühmten Galaxie M31 sind nun hoch über dem Horizont. Die Andromedagalaxie ist bei dunklem Himmel, gut mit bloßem Auge zu sehen. Am besten mit einem Fernglas beobachten - unsere Nachbargalaxie ist am Firmament etwas größer als der Vollmond. Hoch im
Norden beim Sternbild Kassiopeia ist der offene Sternhaufen M52, ein zweites Objekt für den
Feldstecher.
Planeten im Oktober.
Jupiter geht schon vor Sonnenuntergang im Osten auf und ist um Mitternacht unübersehbar hell
im Süden zu finden. Mit einer Helligkeit von -2,8 mag übertrifft er alle Sterne. Mit fast fünfzig
Bogensekunden Durchmesser ist er auch für kleine Teleskope geeignet. Seine vier hellsten Monde sind sogar im Fernglas zu erkennen.
Ende Oktober taucht noch ein weiterer Gasgigant am Sternenhimmel auf. Saturn erscheint früh
morgens im Osten. Mit einer Helligkeit von 1 mag ist er heller als alle Sterne um ihn herum. Für
eine Beobachtung mit dem Fernrohr wartest du aber lieber noch etwas, bis der Planet höher steht.
Nahe Jupiter kannst du seinen äußeren Nachbarn Uranus entdecken. Nur ein paar Fingerbreit
links über Jupiter ist er zu finden. In einem stärkeren Fernrohr, ab hundertfacher Vergrößerung,
erscheint Uranus deutlich als Scheibchen.
Der Oktober ist für Neptun ideal. Nach dem Ende der Dämmerung erreicht er seine höchste Position im Süden. Du findest den blauen Gasplaneten am linken Rand des Sternbilds Steinbock.
Mit bloßem Auge kannst du Neptun nicht sehen.
Schwarze Zwerge, weiße Zwerge, Neutronensterne und schwarze Löcher
Sterne sind riesige massive Gaskugeln, die durch Kernverschmelzung Energie erzeugen.
Dabei wird im Zentrum Wasserstoff in Helium umgewandelt. Die dabei entstehende riesige
Energie würde den Stern zerreißen, wäre nicht die Schwerkraft, welche dem Strahlungsdruck
entgegenwirkt. Dieses Gleichgewicht hält so lange an, wie genug Brennvorrat vorhanden ist.
Wie schnell der Brennvorrat verbraucht ist, hängt von der Masse des Sternes ab. Dabei ist ein
kleiner Stern viel sparsamer als ein verschwenderischer Riesenstern. Ist im Sterneninneren der
Wasserstoff verbraucht, beginnt die Verbrennung des Wasserstoffes in den äußeren Schalen.
Dabei dehnt sich der Stern zu einem roten Riesenstern aus. Ist auch der Wasserstoff in der
Schale verbraucht, schrumpft der Stern wieder, bis bei ausreichend großer Sternenmasse, das
Helium zu Kohlenstoff verbrennt. Der Stern dehnt sich wieder aus.
Ein Stern mit weniger als der halben Sonnenmasse, verblasst nach dem der Großteil des
Wasserstoffes zu Helium verschmolzen ist, kühlt aus und wird zum schwarzen Zwerg.
Ein sonnenähnlicher Stern, bläht sich so weit auf, dass er seine äußere Hülle nicht mehr
halten kann. Die Außenschichten des Roten Riesen bilden einen planetarischen Nebel, wie den
Ringnebel im Sternbild Leier. Nach dem Verbrennen des Heliums zu Kohlenstoff, gewinnt die
Schwerkraft die Oberhand. Der Kernbereich stürzt nun innerhalb einer Sekunde in sich
zusammen, bis seine Materie auf etwa Erdgröße zusammen gepresst ist. Der „Stern Sirius B“
ist ein solcher weißer Zwerg. Würde man auf ihm spazieren gehen, wäre man 400.000 Mal
schwerer als auf der Erde. Anfangs hatte dieser Stern eine Oberflächentemperatur von etwa
100.000°C. Er kühlt über Jahrmillionen ab und wird ebenfalls zu einem schwarze Zwerge.
Je massereicher ein Stern ist, desto öfter bläht er sich auf und fällt wieder zusammen. Dabei
werden immer schwerere Element erzeugt, bis hin zum Eisen. Letztendlich explodiert der Stern
als Supernovae (Typ II). Der massive Eisenkern übersteht diese Explosion. Bei einem Rest von
1,4 bis 3 Sonnenmassen, bildet sich daraus ein Neutronenstern mit etwa 20km Durchmesser.
Ein Mensch auf dieser Oberfläche würde 70.000.000.000.000 Tonnen wiegen! Ein solcher
Stern rotiert bis zu 600-mal in der Sekunde um seine Achse (Rekord = 640-mal in der
Sekunde). „Im Sommer 1054, beobachteten chinesische Astronomen einen neuen Stern im
Sternbild Stier, der so hell wie der Vollmond aufleuchtete. Mehr als drei Wochen war er
tagsüber zu sehen“. Heute sehen wir mit einem Teleskop an dieser Stelle den Krebsnebel. Im
Zentrum befindet sich ein Neutronenstern, der sich etwa 30mal in der Sekunde um seine Achse
dreht.
Ist der Rest des Kerns schwerer als 3 Sonnenmassen, fällt dieser in sich zusammen und wird
zu einem schwarzen Loch.
Was ist ein schwarzes Loch?
Wenn du einen Stein in die Höhe wirfst, bin ich mir ziemlich sicher dass er wieder zurück auf
den Boden fällt. Warum fliegt er nicht immer weiter, z.B. bis zum Mond? Ganz einfach, er ist zu
langsam. Du müsstest in viel fester hoch werfen - damit er schneller fliegt. Sogar sehr viel
fester. Er braucht eine Anfangsgeschwindigkeit, die sogenannte Fluchtgeschwindigkeit, von
mindestens 11,2km in der Sekunde. Das ist schneller als eine Gewehrkugel, da müssen wir
noch ein wenig üben. Fangen wir klein an, auf dem Mond. Da reichen 2,28km/s, damit dein
Stein nicht mehr zurück kommt. Auf unserem größten Planeten, dem Jupiter, müsste er jedoch
schon eine Fluchtgeschwindigkeit von 61km/s haben - und auf der Sonne sogar 618km/s.
Ups... das ist schnell. Aber jetzt stelle dir ein Objekt vor, von dessen Oberfläche die
Fluchtgeschwindigkeit 300.000 km/s oder mehr beträgt. Nein, Ludwig träumt nicht, so etwas
gibt es wirklich. Das sind die schwarzen Löcher. Die Fluchtgeschwindigkeit ist bei diesen
Schwerkraftmonstern höher als die Lichtgeschwindigkeit. Das Licht ist einfach zu langsam um
solch ein Himmelsobjekt zu verlassen, muss wohl auch noch ein wenig üben.
Wenn wir die Erde mit einem Durchmesser von 12.700km und einer Masse von
5.974.000.000.000.000.000.000.000kg (das sind 5974 Tausend Trillionen Tonnen) auf eine
Kugel von etwa 10mm zusammenpressen, hätten wir aus unseren Heimatplaneten ein kleines
schwarzes Loch gebildet, aber wollen wir mal nicht übertreiben.
Wir basteln uns ein schwarzes Loch.
• Vorsichtig ausschneiden, damit nicht deine Schere verschwindet!
• Immer gut aufräumen, damit niemand hinein fällt!
• Bitte keine Kinder unter 6 Jahren mit dem schwarzen Loch alleine lassen, ich
übernehme keine Verantwortung für die Folgen!
•
Bitte nicht kopieren!
• Nicht füttern!!!
•
Wenn es größer wird, deinem Lehrer oder Lehrerin schenken!
•
Ich hoffe, wir sehen dich beim nächsten Jugendtreffen wieder.
Schwarzes Loch bitte sehr vorsichtig ausschneiden!
Homepage der Astronomischen Vereinigung Tübingen:
www.sternwarte-tuebingen.de
Hilfe für Einsteiger und Fortgeschrittene
www.astronomie.de
VDS (Vereinigung der Sternfreunde e.V.)
www.vds-astro.de
Entwicklung der Sterne
http://abenteuer-universum.de/stersterne/starend.html
Wir hoffen du kommst wieder zum nächsten Treff
dein Jugendgruppenteam