Aufenthalt am Argelander Institut für Astronomie in Bonn

Aufenthalt am Argelander Institut für Astronomie in Bonn
Praktikumsbericht
Praktikum am Argelander Institut für Astronomie in Bonn
vom 26. März bis zum 6. April 2007
Von Daniel Radekopp und Alide Neeland, 12.Jg. Fachgymnasium der BBS II Aurich.
Im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage haben wir in dem Zeitraum vom 26. März bis
zum 6. April 2007 ein zweiwöchiges Praktikum am Argelander Institut für Astronomie der
Universität Bonn absolviert. In der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Pavel Kroupa wurden wir von
seinem Diplomanden Andreas Küpper betreut, der uns während dieser Zeit bei allen
Aufgaben und Fragen zur Seite stand.
Unsere erste Aufgabe bestand darin, astrophysikalische Einheiten und Größen von Objekten
wie unseres Sonnensystems und unserer Galaxie auszusuchen, um ein Gefühl für die
Größenverhältnisse in der Astronomie zu bekommen.
Wir erhielten danach die Aufgabe, von einem Stern, der 125 pc (Parsec) 1entfernt ist und der
eine Geschwindigkeit von 1km/s vertikal zur Sichtlinie hat, die Zeit zu ermitteln, bis mit
einem Teleskop mit einer Auflösung von 1“ (Bogensekunde) eine Bewegung des Sternes zu
sehen ist.
Es stellte sich heraus, dass man dafür ungefähr 600 Jahre warten müsste.
Am zweiten Tag befassten wir uns mit den keplerschen Gesetzen. Nebenbei erklärte uns Herr
Küpper, was ein Schwarzes Loch ist und wie aus Dunkelwolken Planeten entstehen. Zudem
beschäftigten wir uns mit der Sonne als Stern in unserer Milchstraße:
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Alter des Universums:
˜ 14 Milliarden Jahre
Alter unserer Galaxie:
˜ 12 Milliarden Jahre
Alter der Sonne:
˜ 4,6 Milliarden Jahre
Proxima Centauri ist der dem Sonnensystem nächstgelegene Stern und ist
4,24 Lichtjahre entfernt
Durchmesser der Milchstraße:
˜ 100.000 Lichtjahre
Abstand der Sonne zum galaktischen Zentrum:
˜ 25.000 Lichtjahre
Die Sonne befindet sich auf einer Kreisbahn um das galaktische Zentrum
und braucht für eine Umrundung ˜ 240 Millionen Jahre.
Die Sonne hat demnach das galaktische Zentrum schon ˜ 18-mal umrundet.
Die Milchstraße hat offenbar ganz andere Größenverhältnisse, als wir in unserem
Sonnensystem gewohnt sind.
Unsere zweite Aufgabe war es, mithilfe der Newton'schen Gravitationstheorie die Kräfte
zwischen Sonne und Jupiter, Sonne und Erde und Jupiter und Erde zu berechnen.
1
Parsec = ca. 3,3 Lichtjahre = 3.08568025 × 1016 Meter(ca. 31 Billionen km)
Am dritten Tag haben wir die potenzielle und kinetische Energie von Erde und Jupiter im
Gravitationsfeld der Sonne errechnet und miteinander verglichen.
Man sieht, dass ein Planet, der sich auf einer Kreis- oder Ellipsenbahn um eine schwere
Masse bewegt, eine doppelt so große potenzielle wie kinetische Energie besitzt.
Am Donnerstag sind wir mit Herrn Dr. Geffert und zwei andern Praktikanten zur Sternwarte
„Hohen List“ der Universität Bonn gefahren.
Die Sternwarte liegt in der Eifel, etwa 100 km südlich von Bonn, und wurde 1954 erbaut.
Damals war der Hohe List ein wissenschaftlich günstiger Standort weit außerhalb der
städtischen Gebiete. Doch moderne Observatorien befinden sich in noch viel isolierteren
Gebieten wie z.B. der Atacama Wüste in Chile oder auf Hawaii - dort ist die Sicht deutlich
besser. Auf dem Gelände befinden sich sechs Kuppeln mit verschiedenen, kleineren
Teleskopen, an denen heute Studenten ihr Praktikum machen können.
Herr Dr. Geffert machte eine Rundtour mit uns durch alle Gebäude und erzählte uns viel über
den Hohen List und der Astronomie, was sehr interessant war, weil man im Universum
Unglaublich schöne Objekte erforschen kann, die wir natürlich nie live sehen werden, sofern
wir später nicht Astronomie studieren.
Trotzdem standen uns zwei Teleskope zur Beobachtung zur Verfügung, womit wir zumindest
ein wenig Einblick in unser Universum hatten, soweit der Himmel klar von Wolken war. Ja
leider hatten wir ein wenig Pech mit dem Wetter.
In der Dunkelheit, haben wir durch das Teleskop den Mond anschauen können. Außerdem
haben wir für einen kurzen Moment, wo der Himmel klar war, den Saturn sehen können,
dessen Ringe hell im Nachthimmel schimmerten.
Am Freitag haben wir unsere Erkenntnisse zusammen getragen. Außerdem haben wir ein
Aufgabenblatt bekommen, um über das Wochenende die Themen noch einmal wiederholen
zu können.
Tagesbericht vom Montag den 02.04.07
In der ersten Woche hatte Andreas uns zwei Referate aufgetragen, die wir heute vortragen
mussten. Von morgens 9 Uhr bis zur montaglichen Kaffeepause um 10 Uhr, hatten wir Zeit
uns noch einmal vorzubereiten. Nach der Kaffeepause hat Alide um 11 Uhr mit dem Vortrag
über die offenen Sternhaufen begonnen wonach der Vortrag über die Kugelsternhaufen von
Daniel anknüpfte. Im Grossen und Ganzen waren die Vorträge in Ordnung. Im Anschluss
darauf hat Andreas uns eine Internetseite namens nbodylab.com gezeigt, wo man schnelle
Simulationen mit mehreren tausend Körpern durchführen kann. Um c.a 15:30 Uhr haben wir
die Simulationen beendet, dar wir von 16-18 Uhr eine Vorlesung über die Intergalaktische
Physik besuchen konnten.
Kugelsternhaufen
Ein Kugelsternhaufen ist eine kugelförmige Ansammlung von Sternen, die das galaktische
Zentrum als Satellit umkreist. Die Sterne in ihm sind gravitativ stark gebunden, woraus seine
Kugelgestalt und relativ hohe Sternendichte in seinem Zentrum resultiert. Kugelsternhaufen,
welche man im Halo einer Galaxie vorfindet, enthalten wesentlich mehr Sterne und sind
wesentlich älter als die offenen Sternenhaufen, welche man in der Galaxienscheibe vorfindet.
Alter:
Ø:
N:
m:
D:
10-13 Milliarden Jahre
15-350 ly (5-115 pc)
1000-10^6 Sterne
400-400000 M
40 kiloparsecs (rund 131.000 Lichtjahre) oder mehr
Offener Sternhaufen
Als offene Sternenhaufen (oder galaktische Haufen) werden Ansammlungen von zwanzig bis
einigen tausend Sternen bezeichnet, die sich aus der gleichen Riesenmolekülwolke gebildet
haben. Ihre Konzentration im Haufenzentrum ist relativ gering. Dennoch heben sie sich
deutlich vom Sternhintergrund ab. Konzentriertere Ansammlungen werden als
Kugelsternhaufen bezeichnet. Offene Sternenhaufen findet man nur in Spiral- oder Irregulären
Galaxien, in denen Sterne entstehen. Sie sind selten älter als ein paar hundert Millionen Jahre,
denn sie werden durch Zusammenstöße mit anderen Sternenhaufen oder Gaswolken zerstört.
Weiterhin können sie durch innere Faktoren auch einzelne Sterne verlieren.
Alter:
Ø:
N:
m:
D:
100 Millionen Jahre- selten eine Milliarde
3-4 Lichtjahre
50- 5.000 Sterne
20- 200 M
180 Lichtjahre
Die Plejaden sind einer der berühmtesten offenen Sternenhaufen.
Am folgenden Dienstag und Mittwoch waren wir damit beschäftigt verschiedene n-Körper
Probleme mittels einer Software zu simulieren. Wir wollten herausfinden wie schnell so ein
Haufen zerfällt.
Wir haben einen Haufen mit 1000 Körpern angenommen und verschiedene Bedingungen
verändert.
An dem Donnerstag haben wir noch zusammen in einem Cafe gefrühstückt und
währenddessen die Diagramme ausgewertet. Anschließend traten wir die Heimreise nach
Ostfriesland an.
Die zwei Wochen haben uns sehr viel Spaß gemacht. Wir lernten eine Menge, nicht nur über
Astronomie, sondern auch über das Leben als Diplomand, Doktorand und Professor. So ein
Praktikum ist auf jeden Fall zu empfehlen, weil es eine Orientierungshilfe für unsere
zukünftige Studienwahl ist.
Wir bedanken uns bei:
Prof. Dr. Pavel Kroupa
Diplom- Physiker Andreas Küpper
Dr. Michael Geffert