Prof. Max Camenzind

Vorlesung SS 2010:
Montag 14:15 - 15:45 Uhr
Oswald-Külpe Hörsaal Röntgenring 12
Universität Würzburg

"Diesseits und Jenseits der Milchstrasse"

Die Astronomie untersucht mit naturwissenschaftlichen Mitteln die Eigenschaften der Objekte im Universum, also Himmelskörper (Planeten, Monde, Sterne einschliesslich der Sonne, Sternenhaufen, Galaxien und Galaxienhaufen), der interstellaren Materie und der im Weltall auftretenden Strahlung. Darüber hinaus strebt sie nach einem Verständnis des Universums als Ganzes, seiner Entstehung und seinem Aufbau. Naturwissenschaften wie die Astronomie und Kosmologie beschreiben das Universum um uns herum. Es geht in der Astronomie im Allgemeinen und in der Kosmologie im Besonderen nicht darum, den Sinn des Universums oder die Aufgabe des Menschen darin zu ergründen. Wesentliche Meilensteine für unser Wissen über das Weltall waren die Erfindung des Fernrohrs vor genau 400 Jahren, das die kopernikanische Wende vollendete, sowie später im 19. Jahrhundert die Einführung der Fotografie und Spektroskopie, die vor 20 Jahren durch den Einsatz der CCD Detektoren in der Astronomie vollständig verdrängt worden sind. Seit der Mitte des 20. Jahrhunderts haben Astronomen mit der unbemannten und bemannten Raumfahrt auch die Möglichkeit geschaffen, die Erdatmosphäre zu überwinden und ohne ihre Einschränkungen das Universum zu beobachten. Parallel dazu werden immer grössere Teleskope für bodengebundene Beobachtungen gebaut.

Diese Vorlesung vermittelt einen Überblick über aktuelle Probleme der astronomischen Forschung. Wir schaffen die Grundlagen dafür, dass astronomische Forschung besser verstanden werden kann. Wir diskutieren, wie Sterne und Planeten entstehen, wie Sterne sich entwickeln und wie sie als kompakte Objekte enden. Wir kümmern uns um die grossräumige Struktur des Universums, die kosmische Hintergrundstrahlung und was man daraus lernen kann.

Diesseits und jenseits der Milchstrasse bedeutet, dass wir Objekte der Milchstrasse unter die Lupe nehmen (Sterne, Planeten, Neutronensterne und Schwarze Löcher), aber auch Objekte, die weit jenseits der Milchstrasse liegen, wie etwa die Verteilung der Galaxien und die kosmische Hintergrundstrahlung. Die letzten beiden sind sehr aktuelle Forschungsgebiete, die europäische Planck-Mission der ESA ist gerade dabei, die Struktur der Hintergrundstrahlung genauer zu erforschen. Moderne Computer-Simulationen versuchen heute die grossräumige Struktur besser zu verstehen.

Daten und Themen der Vorlesung

19. April 400 Jahre Teleskopentwicklung (von Galilei zu E-ELT)

Die ersten Refraktoren und was Galilei im Teleskop sah; der Messier-Katalog und Nebel im NGC-Projekt;
die ersten Reflektoren: das Hooker-Teleskop, Mount Palomar, ESO in Chile, Calar Alto in Spanien, Mauna Kea auf Hawai;
aktuelle Grossteleskope der Astronomie: das Paranal Observatorium, Keck Teleskope, LBT, GMT und E-ELT.
Weltraum-Teleskope: 35 Jahre Weltraum-Astronomie, HST und JWST, Spitzer und Herschel, Röntgen- und Gamma-Astronomie, Hochenergieexperimente;
3. Mai Die Sonne - ein normaler Stern ?

Unsere Sonne als Standardstern, Strahlung der Sonne, die Solarkonstante, Korona und Sonnenzyklen, Einfluss aufs Klima, die globale Erwärmung.
Aufbau und Sonneneutrinos, Lebenszyklus der Sonne.

17. Mai fällt aus, auf 7. Juni verschoben !
31. Mai 100 Milliarden Sterne in der Milchstrasse

Unsere Sonne als Standardstern: Aufbau und Sonneneutrinos, Korona und Sonnenzyklen, Einfluss aufs Klima.
die Zustandsgrössen der Sterne: Leuchtkraft, Massen, Radien, Temperatur; das Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD), Harvard-Klassifikation der Sternspektren, Doppelsterne;
Kugelsternhaufen und Alter des Universums.

7. Juni Von der Molekülwolke zu Planeten

Die Molekülwolken der Galaxis; Sternfabriken wie Orion-Nebel, Adler-Nebel; das Massen-Histogramm der Sterne; die 4 Phasen der Sternentstehung; die T Tauri Phase der jungen Sterne und ihre Jets; Entwicklung zur Hauptreihe.
Wie und wann bilden sich Planeten? Wie beobachtet man Exo-Planeten? Das Kepler-Programm; Migration der Planeten.

14. Juni Weisse Zwerge, Neutronensterne und Pulsare

Die Entwicklung der Sonne zum Weissen Zwerg; die Chandrasekhar-Grenzmasse, Weisse Zwerge als Rohdiamanten; Weisse Zwerge als Chronometer des Kosmos.

Struktur und Aufbau der Neutronensterne. Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne; das Pulsar-Diagramm. Die Symmetrieachse seines Magnetfeldes weicht von der Rotationsachse ab, weshalb er Synchrotronstrahlung entlang der Dipolachse aussendet. Liegt die Erde im Strahlungsfeld, empfängt man wie von einem Leuchtturm regelmässig wiederkehrende Signale. Die Vermessung der Pulsankunftszeiten.

28. Juni LHC, Dunkle Materie und Schwarze Löcher

Materie, soweit wir sie verstehen, der LHC - Licht ins Dunkle der Materie;
Schwarze Löcher sind Lösungen der Einsteinschen Gravitation - die Schwarzschild-Lösung.
Es dauerte 50 Jahre bis zur Kerr-Lösung, die ein rotierendes Schwarzes Loch beschreibt - das Glatzen-Theorem.
Stellare Schwarze Löcher: ihre Massen, ihr Spin, ihre Strahlung.
100 Milliarden Schwarze Löcher in Galaxien:
Mikro-Schwarze Löcher am Large Hadron Collider: Utopie oder Wahnsinn?

12. Juli Der Urknall und die Kosmische Hintergrundstrahlung des Universums

Die Expansion des Universums und die kosmische Hintergrundstrahlung, die Geschichte des Universums.
Die Entdeckung der Kosmischen Hintergrundstrahlung: Penzias und Wilson, der Beitrag von COBE und WMAP;
Die Analyse der Temperaturanisotropien, Leistungsspektrum und Polarisation.
Was bringt die Planck-Mission?

Übungen 2010:

Literatur:

Wie erreiche ich Max Camenzind:
Telefon: 06223 - 713 82
E-Mail: M.Camenzind@lsw.uni-heidelberg.de

Updated: 22. März 2010