5.¨Ubung zur Einführung in die Astronomie und Astrophysik I

5. Übung zur Einführung in die Astronomie und Astrophysik I
WS2009/2010
Besprechung am 2.12.2009 (Gruppen Ia und IIa) und am 9.12.2009 (Gruppen Ib und IIb).
Dozenten: Henrik Beuther & Christian Fendt
Übungsleiter: Leonard Burtscher & Oliver Porth
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Spektrallinien
(a) Vergleicht man die Spektren der Sterne verschiedener Spektralklassen, so sieht man, dass die Stärke
bestimmter Linien entlang der Spektralklassifikation zunächst zunimmt, dann aber wieder abnimmt.
Wie kann dieses Verhalten erklärt werden?
(b) Schätzen Sie die Druckverbreiterung der Spektrallinien in der Sonnenatmosphäre ab.
(Teilchendichte in der Sonnenatmosphäre n = 1.5 × 1023 cm−3)
(c) Für Experten Benutzen Sie Saha- und Boltzmann-Gleichung, um die relative Linienstärke der
Calcium-II-Linie zu den Balmer-Linien in der Sonne zu bestimmen. Die benötigten Zahlen für die Ionisierungspotentiale, Zustandssummen und Entartungsfunktion sind der Literatur zu entnehmen (z.B. Carroll & Ostlie: An
Introduction to Modern Astrophysics).
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Sternradien
(a) Ein Stern der Spektralklasse M5 wird als 10000 mal leuchtkräftiger beobachtet als ein anderer
derselben Spektralklasse. Was können sie über die Radien dieser Sterne aussagen.
(b) Schätzen Sie die Temperatur in der Atmosphäre dieser Sterne ab.
(b) Was können wir über die Leuchtkraftklassen der beiden Sterne aussagen.
(c) Zwei Sterne derselben Leuchkraftklasse II zeigen verschiedene spektrale Eigenschaften auf, die sie
zur Spektralklasse G5 und A5 zuordnen. Was sind die typischen Temperaturen dieser Sterne?
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Sternmassen
Sirius A und B sind visuelle Doppelsterne mit einer Bahnperiode von ziemlich genau 50 Jahren und
einer Parallaxe von 0.377 Bogensekunden. Die Winkelausdehnung der großen Halbachsen ist α =
αA + αB = 5.52 Bogensekunden. Das Verhältnis der großen Halbachsen ist aA /aB = 0.466.
(a) Wie hängt die Massenbestimmung der Doppelsterne von der Inklination ab?
(b) Wie sind die Massen der beiden Sterne für die (wirkliche) Inklination von 43.5 Grad.
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(c) Sirius A ist mit einer visuellen Helligkeit von m = -1.43 mag der hellste Stern am Himmel. Die
Leuchtkraft von Sirius B ist allerdings nur 2.6 % der Sonnenleuchtkraft. Was können Sie über die
Grösse und Leuchtkraftklasse der beiden Sterne sagen?
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Rotation der Sterne
(a) Leiten Sie die maximale Rotationsperiode für die Sonne (break-up velocity) ab. Wie groß wäre die
Rotationsperiode der Sonne, wenn der gesamte Drehimpuls des Sonnensystems in der Sonne vereint
wäre (siehe Aufgabe 2 aus Übung 4)?
(b) Berechnen sie die maximale Rotationsperiode für einen Stern mit zwei Sonnenmassen und einem
Radius von 100 Sonnenradien.
(c) Schätzen Sie die maximale Rotationsperiode für Sirius B ab.
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