doc - Graf-Zeppelin
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Arbeitsblatt Helligkeit - Astronomie Seite 1 Graf-Zeppelin-Gymnasium Arbeitsblatt: Sternreise 1 Inhaltsverzeichnis: Arbeitsblatt: Sternreise 1 ................................................................................................................. 1 1 Großer Wagen .......................................................................................................................... 1 2 Der Stern Merak ....................................................................................................................... 1 3 Helligkeit der Sterne................................................................................................................. 2 4 Galaxis M108 ........................................................................................................................... 2 5 Messier Objekte........................................................................................................................ 2 6 Eulennebel M97, ein explodierter Stern ................................................................................... 3 7 Weißer Zwerg ........................................................................................................................... 3 8 Galaxis M109 ........................................................................................................................... 3 9 Der Stern Mizar und Alkor....................................................................................................... 4 10 Strudelgalaxis M51 ............................................................................................................... 4 11 Feuerrad-Galaxis M101.......................................................................................................... 4 Die Texte passen zu der PPP Astro_Sternreise1.ppt 1 Großer Wagen Starte Stellarium, wähle als Zeit den 15.2. um 22:00. Blicke etwa nach NO, suche UMa, den großen Bären, dessen Deichsel nach unten zeigt. Stelle evtl. unten die Sternbildhilfslinien ein. Unsere erste Sternenreise, unsere erste Beoachtung von einigen interessanten Himmelsobjekten wie Doppelsterne, Nebel und Galaxien, führen wir beim Sternbild des großen Wagens mit Hilfe von Stellarium durch. Man beobachtet diese Sterngegend um UMa am besten dann, wenn er westlich oder östlich des Polarsterns steht. Wenn wir um 22 Uhr beobachten wollen, so ist dies im Februar oder im August der Fall. Zum Namen dieses Sternbilds: – Internationaler Name: Urs Major, abgekürzt UMa, eines der 92 Sternbilder – Deutscher Name: Der große Wagen – Name im alten Rom: Die sieben Dreschochsen – In England: The Big Dipper (die große Schöpfkelle) – Bei den Arabern: Der Sarg mit den drei Klageweibern 2 Der Stern Merak An der hinteren unteren Achse des UMa, auf dem Bildschirm also rechts, befindet sich der Stern Merak ( = Flanke des Bären) Seine scheinbare Helligkeit ist 2m30 = 2,30 mag / Spektralklasse A1, er leuchtet rein weiß. Es ist knapp 80 Lj von uns entfernt. Klicke auf den Stern, dann wird diese Information neben anderen Dingen links oben angezeigt. Er gehört zum Urs-Major-Bewegungshaufen, so wie Sirius und δ Leo, das sind Sterne in der Umgebung der Sonne, die sich alle in dieselbe Richtung bewegen. Sterne bewegen sich also, obwohl wir dies in unserem Leben nicht sehen. Die Form des großen Wagens ins 100 000 Jahren kann man auf der Seite http://www.avgoe.de/astro/Teil04/EB.html ansehen (suche bei Google etwa großer Wagen Eigenbewegung). Stelle mit dem Mausrad das Gesichtsfeld (FOV – Field of View, siehe unten links) auf etwa 2° - 4°. Der Stern Merak sollte dabei am Bildschirm dabei oben bleiben. 481357809 W.Seyboldt Stand: 1.9.08 Arbeitsblatt Helligkeit - Astronomie Seite 2 Graf-Zeppelin-Gymnasium Auf dem Bildschirm „unterhalb“ von Merak, (parallel zum Kasten also), entdeckst Du einen verwaschenen längeren Fleck. Dies ist die Galaxis M108 (Messier 108). Sie ist mit bloßem Auge nicht zu sehen, man benötigt am Himmel ein besseres Teleskop. Sie hat nur die Helligkeit 10 mag 3 Einschub: Helligkeit der Sterne Scheinbare Helligkeit: Wir nehmen Sterne unterschiedlich hell wahr. Es gibt hell und weniger hell leuchtende Sterne. Diese Helligkeit entspricht nicht der wahren Helligkeit des Sterns, seiner absoluten Helligkeit - die Sterne sind ja unterschiedlich weit weg. Die Griechen haben die Sterne in 6 Größenklassen eingeteilt: Die hellsten hatten die Helligkeit 1, die schwächsten die Helligkeit 6. Heute gibt man die Helligkeit in sogenannten Magnituden an: z.B. Polarstern 2m,1 (oder 2,1m oder 2,1 mag). Ein Stern der Helligkeit 6 ist heute 100 mal so dunkel wie ein Stern der Helligkeit 1. Vorsicht: Die Magnitude wird größer, wenn der Stern dunkler wird! Eine Magnitude weniger bedeutet, dass der Stern 2,512 mal so hell ist. Aldebaran im Stier: etwa 1 mag Sirius (hellster Stern): etwa 0 mag Venus bis zu etwa -3 mag Vollmond etwa -12 mag Sonne etwa -27 mag In unsere Umgebung nehmen wir normalerweise nur Sterne wahr, deren Magnitude kleiner als 4 mag = 4m ist. Im Gebirge sehen wir Sterne bis zur Magnitude 6 oder sogar 7. Im Teleskop kann man noch viel dunklere Sterne sehen. 4 Galaxis M108 M108 ist eine Spiralgalaxis, auf deren Kante wir schauen (edge-on-Galaxis), Sie ist gut 4 mal so lang wie dick, d.h. ihre Elongation ist 1:4 Sie entfernt sich mit 772 km/s von uns. Sie ist 45 Mio Lj von uns entfernt Ihre Helligkeit ist 10,1 mag Wir zoomen in Stellarium auf M108 etwa auf FOV 0,3° Jetzt beobachten wir, dass sich das Objekt wegbewegt. Dies ist die normale Drehung des Himmels, die wir verstärkt wahrnehmen, wenn wir ein geringes Gesichtsfeld haben (z.B. FOV 0,3°). Wenn wir jetzt bei Stellarium auf das Objekt doppelklicken und dann die Leertaste drücken, bleibt das Objekt im Zentrum stehen (wir haben sozusagen den Motor des Teleskops eingestellt, der es automatisch nachführt, d.h. die scheinbare Bewegung der Sterne korrigiert, so dass die Objekte immer an derselben Stelle im Teleskop sind.) 5 Einschub: Messier Objekte Während der Jahre 1758 bis 1782 stellte der französische Astronom Charles Messier (* 1730, + 1817) eine Liste von fast 100 diffus sichtbaren Objekten zusammen, die mit den damals zur Verfügung stehenden Teleskopen nur schwer von Kometen zu unterscheiden waren. Sein Hobby war das Finden von Kometen und er wollte dabei nicht von diffusen Objekten irregeführt werden. Deshalb hat er sich die Objekte notiert, die man irrtümlich leicht für Kometen halten kann. 481357809 W.Seyboldt Stand: 1.9.08 Arbeitsblatt Helligkeit - Astronomie Seite 3 Graf-Zeppelin-Gymnasium Heute besteht der Messier-Katalog aus 110 Objekten. Aus heutiger Sicht gilt der Messier-Katalog als Sammlung der schönsten Himmelsobjekte, aus Nebeln, Sternhaufen und Galaxien. Das Studium dieser Objekte durch die Astronomen hat zu wichtigen, Entdeckungen geführt. Beispiele dafür sind die Lebenszyklen der Sterne, die Tatsache, dass Galaxien eigene 'Welteninseln' sind sowie das mögliche Alter des Universums. Siehe auch http://www.maa.clell.de/Messier/dt_messier.html 6 Eulennebel M97, ein explodierter Stern Knapp 1° rechts unterhalb von M108 sehen wir das Objekt M97, den Eulennebel (Owl Nebula) Er ist fast rund, aber etwa unregelmäßig, Seine Helligkeit ist 11m,2, er ist also mit dem bloßen Auge auch nicht zu sehen. Er wurde 1781 entdeckt Er ist 2600 Lj von uns entfernt Ers ist einer von inzwischen 1600 bekannten „planetarischen Nebeln“. Es ist die 2 Lj große Hülle eines vor 6000 Jahren explodierten Sterns. In 5 Milliarden Jahren wird die Sonne auch so enden. Der Zentralstern, der Stern im Zentrum des Nebels, ist ein sehr heißer weißer Zwerg mit der Oberflächentemperatur von 85 000K. Sein Durchmesser ist nur 4% der der Sonne, er strahlt aber viel heller als sie. Er ist nur nur etwa vmal so groß wie die Erde, rund 4. Die Masse des gesamten Eulennebels beträgt 10 bis 15 % der der Sonne. Siehe Foto http://www.starobserver.org/ap090515.html und Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Eulennebel 7 Einschub: Weißer Zwerg Wenn Sterne, die etwa so groß sind wie die Sonne (< 8 Sonnenmassen), ihren Kernbrennstoff verbraucht haben, d.h. den Wasserstoff im Kern in Helium verbrannt haben, explodieren sie, sie stoßen die Hülle ab, die dann einen Planetarischen Nebel bildet. Der Kern selbst zieht sich zusammen und wird zu einem weißen Zwerg, der dann etwa so groß wird wie die Erde. Seine Dichte wird aber etwa hunderttausendmal so groß wie bis dahin, also Tonnen/cm3 (nicht g/cm3) Beispiele: Eulennebel, Ringnebel, Siriusbegleiter Der Stern im Zentrum des Nebels ist anfangs sehr heiß, kühlt aber ab. Er produziert keine Energie mehr, sondern strahlt nur noch die Restenergie ab, vor allem die Energie, die er durch die Kontraktion bekam. (Wenn man Luft zusammenpresst, wird sie warm, denkt an die Fahrradpumpe.) Sterne, die schwerer sind als 8 Sonnenmassen, werden zu Neutronensternen oder Schwarzen Löchern. Lustig: Um so größer die Masse eines weißen Zwergs ist, um so kleiner ist er!!! (Entartungsdruck der Elektronen, Quantenphysik) 8 Galaxis M109 Wir vergrößernd das Gesichtsfeld FOV wieder auf etwa 30° 481357809 W.Seyboldt Stand: 1.9.08 Arbeitsblatt Helligkeit - Astronomie Seite 4 Graf-Zeppelin-Gymnasium Wir klicken auf den Stern Phad = γ UMa (Oberschenkel des Bären) und transportieren ihn ins Zentrum, etwa indem wir auf die Leertaste drücken, nachdem der Stern ausgewählt ist. Wir stellen den FOV nun wieder auf etwa 3°. Etwa 1° unterhalb von Phad finden wir die Galaxis M109 M109 ist eine Balkengalaxis der Helligkeit 9m,8 Sie ist 60-80 Mio Lj von uns entfernt. Sie entfernt sich mit 1100 km/s von uns. 9 Die Sterne Mizar und Alkor Wir vergrößern das FOV wieder auf rund 75° und gehen zum mittleren Deichselstern, zu Mizar. Wenn wir genau schauen, zum Beispiel indem wir den FOV auf etwa 10° einstellen, erkennen wir bei Stellarium das Reiterlein, einen Stern, der ganz dicht bei Mizar steht. Er heißt Alkor. Mizar und Alkor sind allerdings keine wirklichen Doppelsterne. Mizar ist 78 Lj, Alkor 81 Lj von uns entfernt. Wenn man gute Augen hat, kann man das Reiterlein bei klarem Himmel auch mit dem bloßen Auge erkennen. Im sehr guten Fernrohr (und mit Stellarium) sieht man, dass Mizar selbst ein Doppelstern ist. Bei Stellarium sehen wir dies etwa FOV 0,2°. Mizar besteht sogar aus 2*2 Sternen, Stellarium zeigt dies aber nicht mehr. Dasselbe gilt auch für Alkor – dies sieht man mit Stellarium allerdings nicht. 10 Die Strudelgalaxis M51 Wir wählen erneut ein FOV von etwa 70° Die Deichsel zeigt zum Bärenhüter (Bootes) mit dem hellen Stern Arktur. Schaue Dir das Sternbild an, zeichne es ins Heft, lerne es erkennen. Es sieht aus wie ein Drachen. Arktur ist sehr hell, 0m,15. Er ist 37 Lj von uns entfernt, also eigentlich sehr nah, deshalb ist er auch so hell. Wir gehen zur Spitze der Deichsel von UMa, zu Alkaid und wählen ein FOV von 5°-10°. Rechts von ihm am Bildschrim, leicht oberhalb von Alkaid, erblicken wir nun einen milchigen Fleck, ganz in der Nähe eines Sterns (der eigentlich kein Stern ist) Klicken wir darauf, sehen wir links oben bei Stellarium, dass es M51, die Whirlpool galaxy oder Strudelgalaxis ist. M51 besteht eigentlich aus 2 Galaxien, die vor 400 Mio Jahren aneinander vorbeizogen. M51 ist nur 30 Mio Lj von uns entfernt. Ihr Durchmesser ist 60 000 Lj. Sie ist damit etwa halb so groß wie unsere Milchstraße Ein schönes Foto findet man unter http://www.starobserver.org/ap100611.html Weitere Fotos: Suche in Google nach M51 11 Feuerrad-Galaxis M101 Auf der anderen Seite der Deichsel bildet M101 zusammen mit Mizar und Alkaid ein gleichseitiges Dreieck, FOV 10°-15° M101 ist eine Spiralgalaxie mit der scheinbaren Helligkeit von 7,7 mag Ihre Entfernung beträgt 27 Millionen Lj, ihr Durchmesser 170.000 Lj. Damit ist sie größer als unsere Milchstraße. Am 28. Februar 2006 veröffentlichten Nasa und ESA das größte und detaillierteste Bild einer Galaxis, das mit Hilfe von Hubble angefertigt wurde. Das Bild wurde aus über 51 481357809 W.Seyboldt Stand: 1.9.08 Arbeitsblatt Helligkeit - Astronomie Seite 5 Graf-Zeppelin-Gymnasium Aufnahmen zusammengesetzt. http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2006/10/image/a 481357809 W.Seyboldt Stand: 1.9.08
