Übungen auf Deutsch

Die ersten vier Übungen konzentrieren sich auf die Entfernungsmessung im Weltall, eine der grundlegenden Aufgaben der modernen Astrophysik. Die Schüler wenden verschiedene Methoden an, um die Entfernung zu astronomischen Objekten zu bestimmen, wie z.B. zur Supernova SN 1987A, zur Spiralgalaxie Messier 100, zum Katzenaugennebel und zum Kugelhaufen Messier 12.

Um die gedruckte Version (auf Englisch oder Holländisch) der Übungen oder eine CD-ROM mit PDF-Dateien und Bildern zu erhalten, kontaktieren Sie bitte eine der Kontaktpersonen.

Two FITS files and one Excel file with additional data for this exercise can be downloaded here.

Allgemeine Einleitung

Die allgemeine Einleitung enthält Informationen über die Übungen selbst, über das Hubble Weltraumteleskop und über das ESO Very Large Telescope.

Wir stellen die Allgemeine Einleitung als pdf-Datei zum Ansehen am Bildschirm oder Drucken zur Verfügung. Lehrer, die einzelne Bilder aus der Allgemeinen Einleitung verwenden wollen, finden diese hier. Es gibt eine Auswahl von verschiedenen Auflösungen.

Werkzeuge

Die Werkzeuge sind in zwei Teile aufgeteilt, die Astronomischen Werkzeuge und die Mathematischen Werkzeuge.
Die Astronomischen Werkzeuge enthalten Informationen über astronomische Konzepte wie Magnituden, Farbe und Leuchtkraft. Die Mathematischen Werkzeuge stellen Konzepte wie die Annäherung für kleine Winkel vor und bieten eine Liste mit den meistverwendeten astronomischen Einheiten und Umrechnungsfaktoren zu anderen Einheiten.

Wir stellen die Werkzeuge als pdf-Datei zum Ansehen am Bildschirm oder Drucken zur Verfügung. Lehrer, die einzelne Bilder aus den Werkzeugen verwenden wollen, finden diese hier. Es gibt eine Auswahl von verschiedenen Auflösungen.

Übung 1 - Entfernungsbestimmung zur Supernova 1987A

Die Geometrie des nächsten Ringes um Supernova 1987A (SN 1987A) wird vorgestellt. Anschließend definieren wir den Maßstab des Hubblebildes der Supernova, sodass der Winkeldurchmesser des Ringes und auch die Neigung des Ringes relativ zur Himmelsebene bestimmt werden können. Beobachtungen von der Erde zeigen, wie das Licht der Supernova die verschiedenen Teile des Ringes erreicht hat. Indem man Messungen der Lichtintensität und die Lichtgeschwindigkeit verwendet, können die physikalischen Dimensionen des Ringes gefunden werden. Sind einmal Winkeldurchmesser und physikalische Größe des Ringes bestimmt, können wir die Entfernung zu SN 1987A selbst bestimmen.

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Übung 2 - Bestimmung der Entfernung zu M100 mit Cepheiden

In dieser Übung messen wir die Periode und scheinbare Helligkeit von Cepheiden-Veränderlichen in der Galaxie M100. Die absolute Helligkeit erhält man aus der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, und die Entfernung zu M100 kann dann mithilfe der Entfernungsbeziehung bestimmt werden. Schliesslich berechnen wir einen Wert für die Hubblekonstante (indem wir einen Wert für die Fluchtgeschwindigkeit von M100 verwenden, den andere Wissenschaftler bestimmt haben) und schätzen das Alter des Universums ab.

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Übung 3 - Entfernungsbestimmung zum Katzenaugennebel

Wir messen die radiale Ausbreitungsgeschwindigkeit des Katzenaugennebels, indem wir zwei Hubbleaufnahmen aus den Jahren 1994 bzw. 1997 genau untersuchen. Mit der Hilfe der Tangentialgeschwindigkeit, die für frühere wissenschaftliche Artikel bereits gemessen wurde, ist es möglich die Entfernung zum Nebel zu bestimmen. Weiter erhalten wir die Entfernung, indem wir herausfinden, wie stark sich die radialen Intensitätsprofile von auffallenden Strukturmerkmalen in den beiden Bildern zwischen 1994 und 1997 verändert haben.

Wir stellen die Übung 3 als pdf-Datei zum Ansehen am Bildschirm oder Drucken zur Verfügung. Lehrer, die einzelne Bilder aus der Übung 3 verwenden wollen, finden diese hier. Es gibt eine Auswahl von verschiedenen Auflösungen.

Übung 4 - Messen der Distanz und des Alters eines Kugelsternhaufens

Wir messen die blauen (mB) und grünen (sichtbaren, mV) Helligkeiten von ausgewählten Sternen in den äußeren Bereichen eines Kugelsternhaufens aus Bildern, die mit dem VLT aufgenommen worden sind. Die (mB-mV)-Werte werden in Oberflächentemperaturen (T) umgerechnet und die mV Werte als Funktion von T in ein Hertzsprung-Russel Diagramm eingetragen. Die Hauptreihe des Kugelsternhaufens, die in diesem Diagramm zu erkennen ist, wird mit der abstandskorrigierten Hauptreihe des benachbarten Sternhaufens Hyaden verglichen. Über eine Hauptreihenanpassung und unter Verwendung des Entfernungsmodul kann der Abstand zum untersuchten Sternhaufen bestimmt werden. Das Alter des Sternhaufens, welches zufälligerweise auch eine untere Grenze für das Alter des Universums darstellt, kann aus der Position des Abknickpunktes aus der Hauptreihe abgeschätzt werden.

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