Füzik | Home | XXXV. Veltall | Porträ (bearbeitet) Fundctelle |
| Fundctelle Lord Rosses Skitse M51 (1845) Fundctelle Isaac Roberts Foto M51 (1889) | ||||||||||||||
Mit Gleixung (19) imm Kapitel XXI. Lorentz-Transformatsionen tsum Dopplereffekt berexnete Slipher 1913 di Gecvindigkeit des Andromeda-Nebels tsu 300 km/s, ein Vert, der nox heute gültig ist. Das Cpektrum ist blaufercoben, der Andromeda-Nebel bevegt zix mit 300 km/s auf uns tsu. Insgezamt hat Slipher Cpektren fon 25 Cpiralnebeln unterzuxt, 21 varen rotfercoben, 4 Cpiralnebeln tseigten Fluxtgecvindigkeiten fon über 1000 km/s.
| Fundctelle Rotfercibung | ||||||||||||||
Da dize Gecvindigkeiten um ein Filfaxxes höher zint als di damals bekannten Gecvindigkeiten fon Cternen, closs Slipher aus, dass di Cpiralnebel tsur
Milxctrase gehören. Es zint entfernte Cternzüsteme, Galaksien vi di Milxctrase zelpst. Mit den Cepheiden als Ctandardkertsen können di Entfernung filer Galaksien bectimmt verden. Venn aber eine Galaksi zo veit entfernt ist, dass inn ir keine Eintselcterne mer aufgelözt verden können, alzo keine Perioden fon Feränderlixxen mer festctellbar zint, ist di Grentse für di Entfernungsmessung mithilfe der Perioden-Leuxstkraft-Betsihung erreixt. Nax der Parallaksenmessung unt den Cepheiden kommt dan für nox grösere Entfernungen di Zupernova Ia (XXXII. Cterne) mit irer ekstremen Leuxtkraft als Ctandardkertse ins Cpil.
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Fundctelle Lixtkurven | ||||||||||||||
Inn den ersten Tagen nax Beginn der Eksplozion ist di Eksplozionsvolke zo dixt, dass di Fotonen darin gefangen bleiben. Inn den Cpektren des ersten zixtbaren Lixtes zint keine Apzorptsionslinien fon Vasserctoff oder Helium tsu finden, zondern di fon Kolenctoff unt Zauerctoff. Da Tsuzammenzetsung unt Masse des Veisen Tsverges imm Moment der Eksplozion bekannt zint unt ebenzo di Fuzions- unt Tserfallsprotsesse, kann dize termanukleare Eksplozion modellirt verden. Als Ergebnis erhält man Lixtkurve unt Cpektren in Übereinctimmung mit den Beobaxtungen unt inbezondere di immer gleixe Leuxtkraft.
| Fundctelle SN200X | ||||||||||||||
| Fundctelle Galaksien Klassifikation | ||||||||||||||
Man unterceidet bei einer Cpiralgalaksi den Halo, den Bulge unt di Ceibe. Der Halo ist der kugelförmige Bereix, der di gezamte Galaksi umclist, der Bulge ist di Kugel der grösten Cternendixte unt di Cpiralarme bilden di Ceibe. Inn der Ceibe unt inn den Cpiralarmen findet man grose Mengen fon interctellaren Ctaub unt Vasserctoff, hir ligen di aktiven Cternentctehungsgebite. Dagegen bectehen di ellipticen Galaksien fast nur aus alten Cternen.
| Fundctelle Abell 2218 | ||||||||||||||
Der Einsteinkreiz mit dem Radius R ligt inn einer Ebene zenkrext tsur Linie durx Lixtkvelle, Cluster unt Beobaxter. Di Entfernungen zint aus der Rotfercibung bekannt unt aux der Vinkel tsviccen den Rixtungen tsum Cluster unt tsum Einsteinkreiz kann gemessen verden. Mit einer einfache geometrice Rexnung erhält man daraus den Radius R unt den Vinkel Δφ, um den das Lixt apgelenkt vurde. Aus R unt Δφ vird mit Gleixung (55) inn Kapitel XXXI. Gekrümmte Raumtseit der Schwartzschildradius des Clusters bectimmt unt damit zeine Masse. Dize Masse ist allerdings ein Merfaxxes der Masse, di aus einer Apcätsung nax der Leuxtkraft des Clusters folgt. Con inn den dreisiger Jaren des forigen Jarhunderts gab es Beobaxtungen, aus denen Astronomen folgerten, dass es inn den Galaksien erheblix mer Masse geben müsse als di zixtbare. Jan Hendrik Oort bectimmte für Cterne der Zonnenumgebung zo grose Gecvindigkeiten, dass dize Cterne aus der Milxctrase fligen müssten, venn deren Masse nixt vezentlix gröser ist als di zixtbare. Fritz Zwicki kam beim Ctudium der Bevegungen inn Galaksienhaufen tsu der Anzixt, es müsse inn den Galaksien zer fil "dunkle Materie" geben. Inn den zextsiger Jarten entdekkte Vera Rubin, dass di Bangecvindigkeiten der Cterne bei der Rotatsion um das Tsentrum irer Galaksien innen ctark ansteigen, aber über den grösten Teil der Galaksi mer oder veniger konstant bleiben. Damit ist di Tsentrifugalkraft über veite Bereixe vezentlix ctärker als di Gravitationskraft der zixtbare Masse. Nax Rubins Rexnungen haben di fon ir unterzuxten Galaksien fünf bis tsen Mal mer dunkle als zixtbare Materie.
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Fundctelle [PDF] Rotatsionskurve NGC 6503 | |||||||||||||
Das Diagramm tseigt, dass di Gecvindigkeit der Vasserstoffatome ap dem opticen Radius der Galaksi fon r=5,35kpc konstant bei v=116km/s(±2%) ligt.
Cterne entctehen inn Vasserctoffvolken, di in einer Entfernung fon bis tsu hundert Tauzend Lixtjaren um ein zupermassives Cvartses Loxx kreizen. Vi zolxe Galaksien unt ire Kerne (AGN: activ galaktic nucleus) entctanden zint, ist nox unklar. AGNs zint auf Grund ser untercidlixxer Erceinung entdekkt vorden als Seyfertgalaksien (1943), ekstragalaktice Röntgenkvellen (1962), Kvazare (1963) oder Blazare(1974). Es handelt zix immer um ein zupermassives Cvartses Loxx mit einer entcprexxend grosen unt zer heisen Akkretsionsceibe. Das Cpektrum der ausgezandten elektromangneticen Ctralung reixt fon Radiovellen über Lixt unt Röntgenctralung bis tsu γ-Ctralung. Värend im Lixt fon Cternen fast nur Apzorptsionslinien vi di Frauenhoferce Linien imm Cpektrum der Zonne tsu finden zint, gibt es imm Cpektrum galakticer Kerne hauptzäxxlix Emissionslinien. Imm Tsentrum der Milxctrase vird teleskopic imm Infrarot ein Ctern S2 beobaxtet, der vi ein Planet inn etva 16 Jaren auf einer ellipticen Ban eine dunkle Masse umkreizt mit einer Gecvindigkeit fon bis tsu 5000 km/s. Aus den Bandaten vird dize Masse tsu fir Millionen Zonnemassen berexnet, es ist di Masse des zupermassiven Cvartsen Loxxs SgrA*, um das zix di Milxctrase dreht. Aux inn der Galaksi M87 kann di Bevegung eintselner Cterne beobaxtet unt daraus di Masse des zupermassiven Cvartsen Loxxs imm Tsentrum apgexcätst verden. Danax hat M87* eine Masse fon etva 6,5 Milliarden Zonnenmassen.
| Fundctelle AGN* Fundctelle Jet | ||||||||||||||
1974 entdekkten Russel Hulse unt Joseph Taylor einen Pulzar mit einer Rotatsionsfrekvents fon 59ms unt bemerkten bei der veiteren Beobaxtung periodice Cvankungen inn der Ankunftstseit der Zingnale, deren Urzaxxe nur eine periodice Bevegung des Pulzars zein konnte. Der Hulse-Taylor-Pulzar bildet mit einem tsveiten Ctern einen Doppelstern. Beide Cterne durxlaufen gleixtseitig ir Periastron mit irer höxsten Bangecvindigkeit unt aus den Tseitpunkten dizes Durxlaufs folgt eine Banperiode fon 7,75h. Opvol Bevegungen inn der Ebene der Beobaxtung nixt erkennbar zint, konnten alle Bandaten aus der Analüze jarelanger Beobaxtungen der Ankunftstseiten des Zingnals ermittelt verden.
| Fundctelle Pulzar im Doppelctern | ||||||||||||||
Di Entdekkung des Hulse-Taylor-Pulzars (Nobelpreiz 1993) var der erste indirekte Naxveiz für di Eksistents fon Gravitatsionsvellen. Tsvar var con zeit Mitte des letsten Jarhunderts ferzuxt vorden, Gravitatsionsvellen auftsucpüren, aber erst nax dizem Naxveiz irer Eksistents vurden Interferometer-Detektoren gebaut, deren Empfindlixkeit tatzäxxlix ausreixt, um Gravitatsionsvellen direkt naxtsuveizen. Da di Energi inn der Velle unt inn den Massen der entceidende Aspekt bei der Entctehung fon Gravitatsionsvellen ist, muss bei der allgemein-relativisticen Rexnung der Energie-Impulz-Tenzor ungleix Null zein imm Gegenzats tsu den Vakuumlözungen der ART fon Schwartzschild bis Kerr. One zolxe Fereinfaxxungen zint di Einsteincen Feldgleiungen tsu komplitsirt für Lözungen inn geschlossener Form, zi vurden aber mit grosem Rexxenaufvand numeric gelözt für den Fall tsveier zix umkreizender unt eventuell fercmeltsender Massen. Mit dizen Ergebnissen unt den neuen Detektoren für Gravitatsionsvellen verden völlig andersartige Beobaxtungen möglix als zolxe, di bisher allein mithilfe der elektromangnetice Vellen fon den cm-Vellen bis tsur harten γ-Ctralung gemaxxt vurden. Di Skitse tseigt di Bauveize des LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) Hanford, Washington, USA mit Lezer unt Michelson Interferometer. Das Interferometer ist zo eingectellt, dass di beiden Teilctralen mit einer Fazenfercibung fon 180° tsur Fotodiode kommen, zix alzo gegenzeitig auslöccen. Tritt ein tsuzätslixxer Fasenuntercid tsviccen den beiden Teilctralen auf, dan vird di Auslöccung venigstens teilveize aufgehoben unt di Fotodiode registrirt ein Zingnal.
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Fundctelle [PDF] GW150914 | ||||||||||||||
Das durx di Fercmeltsung entctandene Cvartse Loxx hat 62 Zonnenmassen, das zint drei Zonnenmassen veniger als di Zumme der beiden urcrünglixxen Massen. Dizer Massenferlust ist di Energi, di inn der Gravitatsionsvelle innerhalb fon etva hundert Millizekunden apgectralt vurde. Di Leistung P=ΔM⋅c2/t=5⋅1048 W übertrifft die Zumme aller Leistungen elektromangneticer Vellen imm Veltall erheblix. Aus der Ctärke des Zingnals vird eine Entfernung fon 410 Mpc tsum Ort der Fercmeltsung gecätst. 6,9 ms for dem Zingnal inn Hanford vurde das gleixe Zingnal am 3000 km entfernten LIGO Livingston, Louisiana registrirt. Da Lixt für 3000 km 10 ms brauxt, ist di Gravitatsionsvelle unter einem Vinkel fon arccos(0,69)=130 gegenüber der Ctrekke Livingston-Hanford angekommen. Grob gecätst fürt das inn Rixtung der Grosen Magellancer Volke, aber veit hinaus aus dem Virgozuperhaufens. Der Nobelpreiz 2017 wurde für di Entdekkung fon Gravitatsionsvellen (GW150914) an Rainer Weiss, Barry Barish unt Kip Thorne fergeben, als intsviccen fir veitere gleixartiger Ereignisse registrirt varen. Man kann drei Fazen unterceiden. In der ersten nemen Frekvents unt Amplitude langzam tsu, dan cteigen zi cteil an bis das Zingnal tsuzammenbrixxt unt fercvindet. Di beiden Cvartsen Löxxer umkreizen einander inn immer engeren Cpiralen unt ferliren dabei immer mer Energi, di aus der Bevegung unt clislix aus dem Massenferlust ctammt unt mit den Gravitatsionsvelle inn den Raum hinaus fercvindet. Nax der Fercmeltsung gehen keine veiteren Gravitatsionsvellen mer fon dem neuen Cvartsen Loxx aus, Energi inn Form fon elektromangneticer Ctralung vird veder for nox nax der Fercmetsung apgestralt. Ap 1963 umkreizten amerikanice Vela-Zatelliten di Erde mit der Aufgabe, Atomvaffentests inn der Atmosphäre durx di dabei entctehende γ-Ctralung auftsucpüren. Am 2.7.1967 registrirten zi erstmals einen kurtsen γ-Blits, der aber nixt der ervarteten γ-Ctralung entcprax. Veil di inn den folgenden Jaren immer vider registrirten γ-Blitse aus allen Himmelsrixtungen kamen, konnten di Kvellen nixt inn der Milxstrase ligen, zondern nur inn anderen Galaksien. Tatzäxxlix zint γ-Blitse (gamma-ray burst, GRB) gevaltige Ausbrüxxe fon elektromangneticer Ctralung inn allen Frekventsbereixen fon harten γ-Kvanten bis ins Infrarote, di Betseixnung γ-Blits ist allein historic bedingt. γ-Blitse können nax irer Dauer unterciden verden, kurtse Blitse dauern veniger als tsvei Zekunden, di anderen fon venigen Zekunden bis tsu Tagen. Di härtesten γ-Fotonen mit Energien fon bis tsu einigen TeV finden zix inn kurtsen γ-Blitsen. Veil γ-Ctralung di Atmosfäre nixt durxdringt, verden di γ-Blitse nur fon Zatelliten entdekkt verden. Venn ein Zatellit einen Blits unt dessen Rixtung meldet, können Teleskope ausgerixtet verden, um nax der Urzaxxe des γ-Blitses tsu zuxen. Erstmals gelang es 1998 als varceinlixxen Urcprung eines γ-Blitses (GRB980425) eine Zupernova (SN1998bw) inn einer Cpiralgalaksi tsu identifitsiren, di 140 Millionen Lichtjare entfernt ist. Imm Oktober 2000 vurde der Zatellit HETE gectartet, mit dessen Geräten ein γ-Blits innerhalb einer Minute lokalizirt unt gemeldet vird. HETE meldete 2003 den Blits GRB030329 fon 25s Dauer unt tsvei Ctunden cpäter vurde an einem Observatorium inn NSW, Australien inn der gemeldeten Rixtung di Zupernova SN2003dh entdekkt. Inn tsvei Milliarden Lixtjaren var ein bezonders massereixer Ctern tsu einem rotirenden Cvartsen Loxx kollasbirt. Värend der Eksplozion vird entlang der Rotatsionsakse di Masse inn einem engen Ctral mit bezonderer Vuxt hinausgecleudert unt inn dizen hoxrelativisticen Jets (mer als 99 der Lixtgecvindigkeit) entsteht di γ-Ctralung.
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Fundctelle [imm Video] GW170817 Fundstelle NGC4993 | ||||||||||||||
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| Fundctelle Frekventsen Teori tsu GW170817 | |||||||||||||
One Tsveifel ctammen di Gravitatsionsvellen fom 17.8.2017 fon der becleunigten Bevegung groser Massen, alzo fon tsvei Massen, di einander inn immer geringerer Entfernung umkreizen unt dabei Energi durx di Apctralung fon Gravitatsionsvellen ferliren (-> Hulse-Taylor-Pulzar). Di inn einer Periode tsurükgelegte Ctrekke s vird durx di Lixtgecvindigkeit begrentst, für T≈0,33ms ist s⪅100km. Nur Neutronencterne haben eine zo geringen Umfang, ihr Umfang ist höxsten 90km. Di Urzaxxe für GW170817 varen tsvei Neutronencterne, di mit relativisticer Gecvindigkeit kollidirten. Mit Gleixung (9) erhält man
Di kurtse Tseitcpanne fon tsvei Zekunden tsviccen dem Ende der Gravitatsionsvelle unt dem γ-Blits beveizt, dass es keinen Untercid inn der Gecvindigkeit fon elektromangneticen Vellen unt Gravitatsionsvellen gibt. Vi allerdings bei dizer Kollizion di γ-Ctralung entctanden ist, bleibt unklar. Fermutlix zint di kurtsen γ-Blitse tüpic für Kollizionen fon Neutronencternen. | Fundctelle Swope & Magellan Telecopes | ||||||||||||||
Zeit Anfang 2020 vurden einige Gravitatsionsvellen-Ereignisse registrirt, deren Urzaxxe di Fercmeltsung eines Neutronencterns mit einem Cvartsen Loxx var. Di Ctatsionen Hanford, Livingston und Virgo liferten di Rixtungen, inn denen di Ereignisse ctatgefunden hatten. Venn der Neutronenctern bei der einkreizenden Annäherung durx Getseitenkräfte Massen ferlirt, ctellen dize neutronenreixen Massen eine ctarke Kvelle elektromangneticer Ctralung dar. Dize Kvellen vurden mit tsvei Ausnamen gefunden. Bei GW200105 unt bei GW200115 konnte keinerlei elektromangnetice Ctralung festgectellt verden, der jeveilige Neutronenctern var untserctört inn das Cvartse Loxx eingedrungen. Vi zix der Neutronenctern imm Innern des Cvartsen Loxxs bevegt, velxe Kräfte auf in virken, kann fon auserhalb des Cvartsen Loxxs nixt erforct verden. Es gibt keinen Grund, varum nixt aux ein kleineres Cvartses Loxx untserctört inn ein gröseres eindringen unt dort auf eigene Veize veiter eksistiren kann. | Fundctelle Blach Hole - Neutron Star Merger | ||||||||||||||
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