Senioren-Universität Würzburg WS 2018


Die Sterne der Milchstraße und ihre Planeten

Vorlesung Senioren-Universität WS 2018/19:


Montag 14:15 - 15:45 Uhr

Oswald-Külpe Hörsaal Röntgenring 12

Universität Würzburg

300 Milliarden Sterne


Galaxis
Abb.: Unsere Milchstraße ist eine normale Scheibengalaxie.
[Grafik: Wikipedia]


Die Milchstraße ist die nähere Heimat des Menschen. Wir Menschen sind von mindestens 300 Milliarden weiteren Sterne umgeben, ebenso von etwa 10 Milliarden Weißen Zwergen, 100 Millionen Neutronen-sternen und einigen Millionen Schwarzer Löcher.



JWST
Abb.: Das James Webb Weltraumteleskop JWST startet 2021 nach L2. Es ist das geeignete Instrument, um nach außerirdischem Leben Ausschau zu halten. Erst mit diesem Teleskop wird man Atmosphären von ExoPlaneten untersuchen können.
[Grafik: NASA/JWST]


Für das kommende Semester verwenden wir weiterhin als Grundlage mein Buch zu diesem Thema:

Daten und Themen der Vorlesung




22. Okt.: Die Sterne der Milchstraße


Aktuell: Homepage Parker Sonnen-Sonde

Bescheidenheit zu zeigen könnte uns – den Bewohnern der Milchstraße – schwerfallen, sollten wir ein­mal mit Außerirdischen aus anderen Sternen­nebeln ins Gespräch kommen. Denn unsere Galaxis ist heller und gewaltiger als die meisten anderen. Die für das Auge sichtbare Scheibe unserer Milchstraße misst von einem Ende zum anderen 120.000 Lichtjahre. Um sie herum liegt noch eine Hülle aus Wasserstoffgas, die nur mit Radioteleskopen nachweisbar ist. Dutzende klei­nerer Galaxien umschwirren unsere Milchstraße wie Monde einen Planeten.

Unsere Sternenheimat hat mindestens einen Planeten mit intelligentem Leben vorzuweisen: die Erde. Riesengalaxien bringen nämlich große Mengen an Eisen, Sauerstoff, Silizium, Magne­sium und anderen Elementen hervor. Diese Stoffe, die von den vielen Sternen der Milchstraße erzeugt werden, sind die notwendigen Bausteine erdähnlicher Planeten. Und unent­behrliche Bestandteile des Lebens (wie wir es kennen): Man denke etwa an den Sauerstoff, den wir atmen, das Kalzium in unseren Knochen, das Eisen in unserem Blut.

Himmel mit Gaia
Abb.: Der Himmel mit Gaia. In diesem Bild haben die Astronomen zuerst Informationen – Position, Helligkeit, Farbe – für knapp 1,7 Milliarden Sterne (und andere punktförmige Objekte) genau bestimmt, und dann sozusagen aus den einzelnen Sternen eine Karte unserer Galaxie zusammengesetzt. Keine Aufnahme, sondern eher so etwas wie der simulierte Anblick von mehr als einer Milliarde einzeln vermessener Objekte. [Bild: ESA/Gaia/DPAC 2018]

5. Nov.: Die Milchstraße mit Gaia - DR2


Aktuell: Mein Planetarium Stellarium

Wie weit ist der nächste Stern von uns entfernt? Die Sterne in unserer direkten Umgebung geben ganz gut die Verteilung der Sterne in unserer Galaxie wieder. Das völlige Fehlen von benachbarten Riesensternen unterstreicht deren Seltenheit. Nur 2 Nachbarsterne sind vom gleichen Sterntyp (Spektralklasse G) wie unsere Sonne - alpha Centauri A+B. Die meisten Sterne in unserer Nachbarschaft aber sind Rote Zwerge. Rote Zwerge sind sehr viel kleiner als die Sonne und leuchten nur schwach. Kein einziger von ihnen ist mit bloßem Auge zu erkennen. Diese Sterne haben eine sehr hohe Lebensdauer, das Wasserstoffbrennen in ihrem Kern verläuft deutlich langsamer als in massereicheren Sternen. Und so wird es die Roten Zwerge auch dann noch geben, wenn unsere Sonne längst ausgebrannt ist.

2. Erde
Abb.: Die zweite Erde Proxima Cen b? [Grafik: PHL Arecibo]

19. Nov.: Wie entstehen Sterne und Planeten?


Sterne entstehen in riesiegen Gasnebeln. Diese ziehen sich durch ihre eigene Gravitation zusammen und fangen an sich zu drehen. Sie ziehen sich so weit zusammen, dass sie eine Kugel bilden -- der Protostern ist geboren. Ein Protostern ist so etwas wie ein Urstern. Dieser Protostern wächst stetig und wird immer grösser. Irgendwann hat er so viel Masse angesammelt, dass er aufgrund der hohen Temperatur, die in seinem Inneren durch den Massendruck entsteht, die Wasserstoff-Fusion zündet. Zu dem Zeitpunkt ist der Stern im Zentrum ungefähr 10 Millionen Grad heiß. Langsam fällt der Rest an Staub und Gasen auf den Stern und die Geburtshülle wird durchsichtig. Umgeben wird der Stern von einer Gas- und Staubscheibe, in der sich Planeten bilden.

3. Dez.: Die Physik der Sterne


Sterne sind Gaskugeln im hydrostatischen Gleichgewicht mit der Gravitationskraft. Dabei wird der Druck durch Fusionsproezesse im Inneren erzeugt. Gleichzeitig ist ein Stern auch im thermischen Gleichgewicht, bei dem die durch Fusion und Kontraktion erzeugte Energie nach außen abgeführt und schließlich von der Oberfläche abgestrahlt wird. Tote Sterne wie Weiße Zwerge und Neutronensterne enthalten nur noch innere Energie, die von der Oberfläche abgestrahlt wird.

Stern
Abb.: Die berühmte Zwiebelschalen-Struktur eines massereichen Sterns. In der Tabelle sind die Brenndauern der einzelnen Fusionsprozesse angegeben. Die Fusion von Silizium zu Eisen dauert gerade noch einen Tag.

Bereits in der babylonischen Astronomie - übernommen vom Griechischen Astronomen Hipparch wurden Sterne nach der sogenannten „Größenklasse“ (auch „Magnitude“ genannt) basierend auf ihrer scheinbaren Helligkeit geordnet wie sie von der Erde aus zu beobachten sind. Diese freiäugige Skala (Sterne 0. bis 6. Größe) wurde 1850 streng logarithmisch definiert und erweitert. Heute reicht sie bis zu den schwächsten Sternen 29. Größe, die mit den größten Teleskopen gerade noch aufgelöst werden können.

17. Dez.: Die Physik der Sonne


Über keinen andern Stern wissen wir soviel wie über die Sonne. Die Sonne ist ein typischer Hauptreihenstern mit einer Temperatur von 5777 K. Die abgestrahlte Energie der Sonne ist auch der Motor unseres Klimas - 236 W/m² gehen in die Heizung der Atmosphäre im Mittel. Dies hängt jedoch leicht vom 11-Jahres Zyklus der Sonnenflecken ab. Ein Teil der in der Sonne fusionierten Energie wird auch von Neutrinos weggetragen. Auch dies konnte in den letzten Jahren genau vermessen werden.

Sonne
Abb.: Das Bild der Sonne vom 7. November 2018 ist makellos, so wie sich Aristoteles die Sonne vorstellte - eine perfekte Kugel. [Bild: SDO/NASA]

14. Januar: Doppler- und Transit-Methode


Es gibt mehrere Methoden, um Exoplaneten bei Sternen zu finden. Sie werden hier im Einzelnen vorgestellt. Jede Methode hat ihre Vor-und auch Nachteile.

Venus-Transit
Abb.: Der Venus-Transit ist das Vorbild für die Transit-Methode. [Grafik: NASA/JPL]

28. Januar: Habitable Planeten & Biomarker


Unsere Erde liegt mitten in der Habitablen Zone des Sonnensystems. Da die Sonne sich zeitlich langsam verändert, lag die Erde früher nicht in der Habitablen Zone und sie wird in 2 Milliarden Jahren wieder aus der Habitablen Zone rausrutschen. In der Rote Riesen Phase wird es dann endgültig Schluss sein mit der Erde.

Habitabel
Abb.: [Grafik: Camenzind]



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Senioren Universität Bad Kissingen 2019


Albert Einstein

Albert Einstein und die Schwarzen Löcher


16:00 - 17:30: Senioren Uni Bad Kissingen


Sparkassen-Pavillon
Von-Hessing-Straße 10

14. Febr.: Albert Einstein & Schwarze Löcher



18. Febr.: Albert Einstein & Gravitationswellen



21. Febr.: Binäre Schwarze Löcher verschmelzen


Dokumentation dazu erhältlich bei Max Camenzind