Spektren von Himmelskörpern
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12. Juni 2015 –
Inkohärente Lichtquellen
A zxÇwt
Chronologie
Einführung
Sterne
Wolken und
Nebel
Kosmischer
Hintergrund
Ausblick
Spektren von
Himmelskörpern
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A zxÇwt
Chronologie
Einführung
Wolken und
Nebel
Spektren von
Himmelskörpern
Sterne
Kosmischer
Hintergrund
3
V {ÜÉÇÉÄÉz|x
֍
֍
1666 zerlegt Isaac Newton (1642-1727) Licht mit Prismen
1801 formuliert Thomas Young (1773-1829) das
Interferenzprinzip
֍
1814
bis
1817 entdeckt Joseph Fraunhofer (1787-
1826) die Spektrallinien
֍
Klassifikation von A (äußerstes Rot) bis K (äußerstes Violett)
Spektren von
Himmelskörpern
4
V {ÜÉÇÉÄÉz|x
֍
1861 bis 1863 Entwicklung der Spektralanalyse durch
G. Kirchhoff (1824-1887) und R. W. Bunsen (1811-1899)
֍
֍
֍
֍
Deutung der Fraunhoferlinien als Absorptionslinien ⤳ 12 chemische
Elemente auf der Sonne
A. J. Angström vermisst 800 Fraunhoferlinien
1924/25 Nachweis das die Milchstraße nicht die einzige
Galaxie ist durch Edwin Hubble (1889-1953)
1929 Edwin Hubble misst linearen Zusammenhang
zwischen der Rotverschiebung und der Verteilung von Galaxien
⤳ Expansion des Kosmos
⤳ Urknall (Georges Lemaitre)
Spektren von
Himmelskörpern
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A zxÇwt
Chronologie
Einführung
Wolken und
Nebel
Spektren von
Himmelskörpern
Sterne
Kosmischer
Hintergrund
6
X |Çy≤{ÜâÇz
֍Was
֍
für Strahlung erreicht die Erde ?
Spektrum
o Zerlegung & Ordnung
von Strahlung nach ihrer
Energie, bzw. äquivalenter
Größen
֍ Freie Weglänge Neutrino
in der Erde:
o 10 MeV ⤳ 3 · 1014 m
o103 TeV ⤳2*RErde
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Helmholtz-Allianz für Astroteilchenphysik (HAP)
[*]
7
X|Çy≤{ÜâÇz
֍Welche
Strahlung erreicht den Erdboden ?
„Spektrale Fenster“ der Erdatmosphäre:
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Demtröder: Experimentalphysik 4, Springer
8
X|Çy≤{ÜâÇz
֍ Absorptionen im optischen Bereich
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*]
[*] Deutscher Wetterdienst, Wetterlexikon
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A zxÇwt
Chronologie
Einführung
Wolken und
Nebel
Spektren von
Himmelskörpern
Sterne
Kosmischer
Hintergrund
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S àxÜÇx
֍
Harvard-Klassifikation
֍
Einteilung nach
֍
Beispielsweise:
Intensitätsverhältnissen
wichtiger Absorptionslinien
Balmerserie in H / Linien
des He
o
[*]
Neutrale Fe / Ca-Ionen –
Linien
o
o
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
Versch. Moleküllinien
[*] Hanslmeier: Den Nachthimmel erleben
11
S àxÜÇx
֍
Harvard-Klassifikation
֍
֍
[*]
O- und B-Sternen: H
vollkommen ionisiert
⤳ kaum H-Linien
Bei kühleren Sternen:
⤳ Elektronenübergänge
bei schwereren
Elementen möglich
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Hanslmeier: Den Nachthimmel erleben
12
S àxÜÇx
֍
Schwarzkörperstrahlung
[*]
[†]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Spektrum.de | [†] wikipedia.de
13
S àxÜÇx
֍ Berechnung von Kenndaten aus dem Spektrum
֍
֍
Temperatur:
T λmax = const.
Leuchtkraft:
[*]
֍
L = 4 π r2 σ T4
Masse:
L ∝ M3,5
֍
Lebensdauer:
[*]
t∝M/L
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Hanslmeier:: Faszination Astronomie
14
S àxÜÇx
HertzsprungRussel-Diagramm
Gruppierung von
Sternen im selben
Entwicklungsstadium
[*]
Ejnar Hertzsprung
(1873–1967), DK
Henry Russel (1877–
1957), USA
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Demtröder: Experimentalphysik 4, Springer
[*]
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S àxÜÇx
HertzsprungRussel-Diagramm
Nur Sterne eines
Sternhaufens
[*]
Alle Sterne
haben ca. das
gleiche Alter
Abknickpunkt ist
Maß für das Alter
des Sternhaufens
Spektren von
Himmelskörpern
[*]
[*] Hanslmeier: Den Nachthimmel erleben
[*]
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A zxÇwt
Chronologie
Einführung
Wolken und
Nebel
Spektren von
Himmelskörpern
Sterne
Kosmischer
Hintergrund
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j ÉÄ~xÇ âÇw N xuxÄ
T λmax = const.
֍ Interstellare
o
o
o
o
Materie
Gas: 90% H | H2 | He … Essigsäure
Staub (Verhältnis Gas:Staub = 100:1)
Mittlere Dichte: 10^-24 g/cm^2
bis 10 % der Gesamtmasse der Milchstraße
[*]
֍
Auswirkungen:
o
o
o
Extinktion,
Polarisation und
Reflexion
des Sternenlichtes
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Hanslmeier: Den Nachthimmel erleben
[*]
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j ÉÄ~xÇ âÇw N xuxÄ
֍
Dunkelwolke Bernard 68
100μm
FIR
350 μm
[*]
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] MPI für Astronomie
[*]
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j ÉÄ~xÇ âÇw N xuxÄ
T λmax = const.
֍
Molekülwolke IRDC316.72+0.07 (Herschel-
Satelit)
o FIR: 70 μm (blau)
100 μm (grün) und 160 μm
(rot).
o Zukünftige
Sternentstehungsgebiete in
den Wolkenzentren „+“
⤳Verständnis der
Entstehung von Sternen
o Die Wolkenzentren sind
im VIS nicht sichtbar
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] MPI für Astronomie
[*]
20
j ÉÄ~xÇ âÇw N xuxÄ
T λmax = const.
֍
Molekülwolke
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] MPI für Astronomie
[*]
21
j ÉÄ~xÇ âÇw N xuxÄ
֍
֍
Infrarot-Astronomie
Nutzen:
֍
֍
Durchdringung von interstellarem Staub
Beobachtung kalter Objekte
[*]
֍
Weitere Objekte im Infraroten:
֍ Planeten, Asteroiden, Braune Zwerge
֍ Objekte bei hoher Rotverschiebung (Galaxien im frühen
Universum)
֍
Infrarotgalaxien
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*]
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A zxÇwt
Chronologie
Einführung
Wolken und
Nebel
Spektren von
Himmelskörpern
Sterne
Kosmischer
Hintergrund
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^ ÉáÅ|áv{xÜ H |ÇàxÜzÜâÇw
֍
Vorhersage: 1933 von Erich Regener
֍Entdeckung:
1964 durch A. Penzias und R. Woodro
֍Mikrowellenstrahlung
[*]
bei 2,725 (± 0,002) K
֍
Schwankungen
von 1/1000 %
⤳ Fast Isotrop im ganzen
Universum
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] [Hanslmeier:: Faszination Astronomie
[*]
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^ ÉáÅ|áv{xÜ H |ÇàxÜzÜâÇw
֍
Folgerungen
֍Existenz
des Urknalls
֍Temperatur
sinkt unter 3000 K
⤳ Kein Thermisches
Gleichgwicht mehr von
[*]
Strahlung und Materie
(Entkoppelung)
֍Ohne
Anisotropien wären
keine Sterne, Galaxien etc.
[*]
entstanden
Spektren von
Himmelskörpern
[*]
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A zxÇwt
Chronologie
Einführung
Sterne
Wolken und
Nebel
Kosmischer
Hintergrund
Ausblick
Spektren von
Himmelskörpern
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A âáuÄ|v~
[*]
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Schneider: Einführung in die Extragalaktiche Astronomie
und Kosmologie
[*]
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A âáuÄ|v~
[*]
[*]
Spektren von
Himmelskörpern
[*] Schneider: Einführung in die Extragalaktiche Astronomie
und Kosmologie
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S Ñx~àÜxÇ äÉÇ
H |ÅÅxÄá~≠ÜÑxÜÇ
12. Juni 2015 –
Inkohärente Lichtquellen
D xÇÇ|á K |Üáv{
