Schriftliche Modulpr¨ufung ” Einf¨uhrung in die Astronomie“

Schriftliche Modulprüfung Einführung in die Astronomie“
”
Wintersemester 2012/2013
Bearbeitungszeit : 90 Minuten
Hilfsmittel : Taschenrechner, Das Universum in Zahlen“
”
Punkte
1. Das Infrarot-Weltraumteleskop Herschel erreicht bei einer Wellenlänge von 100 µm ein
Auflösungsvermögen von etwa 7 Bogensekunden.
a)
Schätzen Sie den Durchmesser von Herschels Hauptspiegel ab.
1
b)
Welche Temperatur haben die Objekte etwa, die man am besten mit Herschel
beobachten kann? Wie weit wäre z. B. ein Asteroid dieser Temperatur von der
Sonne entfernt?
2
c)
Warum musste das Teleskop im Weltraum stationiert werden?
1
2. Die Supernova SN1987A (Typ IIp; α = 5h 30min , δ = −70◦ ) hatte eine maximale
scheinbare Helligkeit m = +2,4 mag und fand in einer Entfernung von 50 kpc in der
Großen Magellanschen Wolke (GMW) statt.
a)
Wie hoch war die maximale Leuchtkraft der Supernova (in Sonnenleuchtkräften)?
1
b)
Es wurden in der GMW auch Cepheiden und Supernovae des Typs Ia beobachtet.
Wie kann man dies für die kosmische Entfernungsbestimmung nutzen?
2
c)
Im Bereich welcher geografischen Breiten ist der Supernova-Überrest zirkumpolar, geht also nicht unter?
2
d)
Zu welcher Sonnenzeit kulminiert der Überrest zum Sommeranfang?
1
3. Vor der Supernova (SN1987A) wurde der Stern zunächst zu einem blauen Überriesen
(Spektraltyp B3 I). Seine Masse betrug etwa 20 Sonnenmassen.
a)
Tragen Sie den blauen Überriesen in ein Hertzsprung-Russell-Diagramm ein.
Tragen Sie dazu die Hauptreihe sowie die momentane Lage der Sonne und ihren
Vor- und Nachhauptreihen-Entwicklungsweg ein.
4
b)
Schätzen Sie die Hauptreihenlebensdauer des Vorläufersterns ab. (Hinweis: Die
Sonne verbringt etwa 10 Mrd. Jahre auf der Hauptreihe.)
2
c)
Welches mögliche Endstadium könnte der Überriese erreicht haben und warum?
1
4. Der Stern S2 umkreist das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße einmal in 15,5
Jahren. Seine Bahn hat einen scheinbaren Durchmesser von 0,25 Bogensekunden.
a)
Ermitteln Sie aus der bekannten Entfernung unseres Sonnensystems zum galaktischen Zentrum die Masse des schwarzen Lochs.
2
b)
Welche Genauigkeit benötigt man, um die Entfernung zu S2 über die jährliche
Parallaxe zu bestimmen?
1
c)
Skizzieren Sie schematisch den Aufbau der Milchstraße. Benennen Sie die
Komponenten.
2
Gesamt: 22