Senioren-Universität Würzburg WS 2014


Faszination Universum

Vorlesung Senioren-Universität WS 2014:


Montag 14:15 - 15:45 Uhr

Oswald-Külpe Hörsaal Röntgenring 12

Universität Würzburg

Faszination Universum


Pulsar
Astronomie ist eine Wissenschaft, die an die Grenzen geht. Man hat es mit unvorstellbar riesigen Raum- und Zeitdimensionen zu tun, unvorstellbaren heißen und auch kalten Objekten, und selbst in unserem mittlerweile auch durch Satellitenmissionen gut erforschten Sonnensystem gibt es laufend neue Entdeckungen. Hier ist das erste Foto des Kometen Churyumov-Gerasimenko, das von Rosetta am 3. August 2014 aus 100 km Entfernung aufgenommen worden ist. Der Kometenkern misst etwa 5 km in der Länge und besteht aus 2 Komponenten.

Komet Rosetta

Die Erde ist ein sehr fragiler Planet, aber umso faszinierender. Gibt es in der näheren Umgebung weitere Erden, auf die wir im Notfall auswandern könnten? Dieser Frage geht die Astronomie in den nächsten 20 Jahren nach.




Das Buch zur Vorlesung:

  • Max Camenzind: Faszination Universum; Verlag CamKosmo, Heidelberg 2014; A4 sw 200 Seiten; kann nur vom Autor bezogen werden

Max Camenzind privat

Telefon: 06223 - 713 82
E-Mail: Martina_Camenzind@gmx.net

Daten und Themen der Vorlesung




13. Okt.: Mission Rosetta angekommen


Rosetta ist eine Raumsonde der ESA, die den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko zum Ziel hat. Nach ihrem Start am 2. März 2004 mit einer Ariane 5 G+ passierte die von EADS Astrium in Friedrichshafen gebaute Sonde nach mehreren Swing-By-Manövern an Erde und Mars die Asteroiden (2867) Šteins und (21) Lutetia und verbrachte dann 957 Tage im „Winterschlaf“ (Deep Space Hibernation). Im August 2014 ist die Sonde in eine Umlaufbahn um den Kometen eingeschwenkt und wird ihn nun kartografieren, um die Landung von Philae vorzubereiten. Dieser 100 kg schwere ballistische Lander soll im November auf dem Kometen aufsetzen und Experimente durchführen, die Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Kometen und damit auf die des frühen Sonnensystems zulassen.

27. Okt.: Neues aus dem Sonnensystem


Wo steht der Sonnenzyklus? Hat er das gebracht, was erwartet? Für uns ist die Sonne die Quelle allen Lebens: Ohne ihr Licht und ihre Wärme könnten wir nicht existieren. Wie entstand sie? Wie bildeten sich die Planeten, die um sie kreisen? Und wie kommt es, dass nur die Erde jene einzigartige Atmosphäre besitzt, die als schützende Hülle eine Existenz von Pflanzen, Tieren und Menschen ermöglicht? Dass es im Sonnensystem nicht nur »sonnige« Bedingungen für Leben, sondern auch tödliche Umgebungen gibt, zeigt der Blick auf andere Planeten – auf die 450 Grad heiße Venus, den Gasriesen Jupiter und den geheimnisvollen Neptun. Lebensfeindlich sind auch die bedrohlichen Kometen und Asteroiden, deren Einschläge auf Planeten unvorstellbare Zerstörungen hinterlassen. Können diese tödlichen Geschosse auch für die Erde zur Gefahr werden? Bietet der Mars eine Ausweichmöglichkeit? Dies wird zur Zeit von Curiosity untersucht und verwöhnt uns mit phantastischen Aufnahmen der staubigen Oberfläche.

10. Nov.: 450 Jahre Galilei & die Inquisition


Galileo Galilei, geboren am 15. Februar 1564 in Pisa war ein italienischer Philosoph, Mathematiker, Physiker und Astronom, der bahnbrechende Entdeckungen auf mehreren Gebieten der Naturwissenschaften machte. Im Jahr 1589 erhielt Galilei eine Stelle als Lektor für Mathematik an der Universität Pisa. Der Lohn reichte kaum zum Überleben; dennoch gelang es ihm, vorzügliche Instrumente zu bauen und zu verkaufen. Auch entwickelte er ein – noch sehr ungenau arbeitendes – Thermometer. Er untersuchte die Pendelbewegung und fand, dass die Periode nicht von der Auslenkung oder dem Gewicht des Pendels, sondern von dessen Länge abhängt. Bis in seine letzten Lebensjahre beschäftigte ihn das Problem, wie man diese Entdeckung zur Konstruktion einer Pendeluhr nutzen kann. Zur Untersuchung der Fallgesetze führte Galilei, ausgehend von der Bewegung des Pendels, die schiefe Ebene als Versuchsanordnung ein. Er experimentierte an dieser schiefen Ebene mit Kugeln aus verschiedenen Materialien. Diese Idee erlaubte es erstmals, die Geschwindigkeit der langsam anrollenden Kugeln zu messen. So entdeckte er die Beschleunigung und die Tatsache, dass diese etwas von der Geschwindigkeit völlig verschiedenes ist. Dies wiederum ließ sich am besten in der Formelsprache der Mathematik darstellen.

Dank guter Protektion wurde Galilei 1592 auf den Lehrstuhl für Mathematik in Padua berufen, auf den sich auch Giordano Bruno Hoffnungen gemacht hatte. In Padua, das zur reichen und liberalen Republik Venedig gehörte, blieb Galilei 18 Jahre lang. Aus dieser Zeit stammt auch ein in der Nationalbibliothek von Florenz entdeckter Einkaufszettel, der Einblick in Galileis Umsetzung seiner Erkenntnisse in die Praxis, im konkreten Fall seines Teleskops gibt. 1609 erfuhr Galilei von dem im Jahr zuvor in Holland von Jan Lippershey erfundenen Fernrohr. Er baute aus käuflichen Linsen ein Gerät mit ungefähr vierfacher Vergrößerung, lernte dann selbst Linsen zu schleifen und erreichte bald eine acht- bis neunfache, in späteren Jahren bis zu 33-fache Vergrößerung. Am 25. August 1609 führte Galilei sein Instrument, dessen militärischer Nutzen auf der Hand lag und das im Gegensatz zum wenig später entwickelten Keplerschen Fernrohr eine aufrecht stehende Abbildung lieferte, der venezianischen Regierung – der Signoria – vor. Das Instrument machte einen tiefen Eindruck und Galilei überließ der Signoria das völlig illusorische alleinige Recht zur Herstellung solcher Instrumente, woraufhin sein Gehalt erhöht wurde. Entgegen der Darstellung in Brechts Drama Leben des Galilei hat Galilei die Grundidee des Teleskops wohl nicht als seine eigene Erfindung ausgegeben. Eine Gehaltskürzung [-suspension] im folgenden Jahr deutet aber an, dass sich die Signoria durchaus hinters Licht geführt fühlte.

24. Nov.: Exoplaneten innerhalb 100 LJ


Die Erde ist ein sehr fragiler Planet, aber ebenso faszinierend. Die Menschheit muss sich bewusst werden, dass die Zerstörung der sehr dünnen Atmosphäre zum abrupten Ende allen Lebens auf diesem Planeten führt. Gibt es in unserer näheren kosmischen Umgebung eine weitere Erde, auf die wir im schlimmsten Falle auswandern könnten? Was wissen wir über Planeten im Umkreis von 100 Lichtjahren?

8. Dez.: Die Welt der Pulsare


Neutronensterne wurden zwar bereits in den 30er Jahren postuliert, die Astronomen haben jedoch an der falschen Stelle gesucht. So wurden die ersten Neutronensterne als Radiopulsare erst 1967 zufällig entdeckt. Pulsare entstehen in der Kernkollaps-Supernova und werden als heiße Objekte mit Zentraltemperaturen von Milliarden Grad Kelvin geboren. Der Krebspulsar ist einer der jüngsten bekannten Pulsare - Pulsare können aber auch sehr alt sein, wenn sie in einem engen Doppelstern aufgewickelt werden. Diese sog. Millisekundenpulsare sind heute die interessantesten Objekte der Milchstraße. Mit ihnen lässt sich die Einstein Theorie der Gravitation genau testen - und zwar im Falle der starken Gravitationsfelder. In diesem Jahr ist auch ein besonderes Pulsarsystem gefunden worden - ein Dreifachsystem bestehend aus einem Millisekundenpulsar und zwei Weißen Zwergen. Mit diesem System kann man insbesondere das Starke Äquivalenzprinzip von Einstein testen.

12. Jan.: Das illustre Universum


Bei «Bolshoi» und der «Millennium Simulation» konzentrierten sich die Kosmologen zunächst darauf, das kosmische Netz aus Dunkler Materie zu reproduzieren, welches das gesamte Universum wie ein Schaum durchzieht. Entlang dieses Netzes haben sich nach dem Big Bang Sterne, Galaxien und Galaxienhaufen aus baryonischer – also «normaler» – strahlender Materie gebildet. «Illustris», so der Name der neuen Simulation, geht jedoch noch einen grossen Schritt weiter. Darin ist es den Forschern um Mark Vogelsberger vom Massachusetts Institute of Technology im amerikanischen Cambridge gelungen, zusätzlich die Verteilung der baryonischen Materie zu simulieren.

Die sprachliche Nähe zum Adjektiv «illuster» – was so viel heisst wie glanzvoll, leuchtend – ist kein Zufall: Illustris sollte Licht in die bis anhin auf Dunkle Materie beschränkten virtuellen Universen bringen. Das ist gelungen: Der simulierte Kosmos, den Forscher aus den USA, Deutschland und Grossbritannien in der jüngsten Ausgabe des Fachmagazins «Nature» beschreiben, gleicht frappierend genau dem realen. Legt man die Ergebnisse der Simulation Seite an Seite mit Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops, so kann man die beiden kaum voneinander unterscheiden. Die Illustris-Simulation beginnt 12 Millionen Jahre nach dem Urknall – damals war das Universum noch eine nahezu strukturlose Suppe aus Wasserstoff, Helium und Strahlung. So konnte man mitverfolgen, wie sich daraus die frühesten Sterne und Galaxien bildeten, andererseits den Rechenaufwand für die vergleichsweise ereignislosen Jahrmillionen unmittelbar nach der Aussendung des Mikrowellenhintergrunds eingespart.

26. Januar: CMB, Planck und BICEP2


Vor 50 Jahren ist die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung zum ersten Male gemessen worden. BICEP hat nichts mit Muskeln zu tun, sondern mit einem ausgeklügelten Teleskop, das am Südpol die Polarisation der kosmischen Hintergrundstrahlung misst. Im Dezember 2014 will die ESA ihre Messungen der Polarisation mit Planck auf einer Pressekonferenz vorstellen. Man darf gespannt sein, ob Planck diese Messungen von BICEP2 bestätigen wird. Wenn ja, dann ...