Sexl Physik 8, Schulbuch

121 | ligkeitsänderungen, wenn sie aus der Sicht der Erde vor ihrem Stern vorbeiziehen – solche Planeten zu finden ist die Aufgabe des Weltraumteleskops K epler . Im Jahr 2006 wurde ein leichter extrasolarer Planet (etwa 5 Erdmassen) durch seine Wirkung als Licht bündelnde Gravitationslinse entdeckt. Dieses sog. Micro- lensing tritt ein, wenn der Zentralstern vor einem weiter entfernten Stern steht und dessen Licht bündelt, und der Planet diesen Effekt kurzzeitig verstärkt. (Zur Erinnerung: Die Lichtablenkung an der Sonne ist 1916 von a lbert e iNsteiN vorher- gesagt worden.) Bis Jänner 2015 wurden nahezu 2000 extrasolare Planeten bestätigt, d. h. sie wur- den über mehrere Umläufe beobachtet. Untersuche, überlege, forsche: Planeten – Bewohnbare Zone 121.1 Überlege, welche Voraussetzungen ein Stern und ein Planet erfüllen müssen, da- mit Leben auf dem Planeten in Sternnähe möglich ist. Welcher Bereich um die Sonne ist „habitable Zone“? Informiere dich, wie mit dem Weltraumteleskop Kepler nach extrasolaren Planeten ge- sucht wird. Diskutiere Gründe, mit denen die Kosten solcher Teleskope gerechtfertigt werden können. e Veränderliche Sterne Die Bezeichnung Fixsterne suggeriert, dass der Nachthimmel sich nie ändert, wenn man von jahreszeitlichen Änderungen auf Grund der Neigung der Erdach- se absieht. Fixsterne sind jedoch keineswegs fix. Beispielsweise nähert sich uns Barnards Stern , derzeit mit 6 Lj Entfernung der zweitnächste Nachbar der Sonne, mit 110 km/s , er wird in 10 000 Jahren der sonnennächste Stern sein. Das Erschei- nungsbild der Sternbilder verändert sich langsam durch die unterschiedliche Be- wegung der einzelnen, verschieden weit entfernten Sterne. Bereits im Altertum war bekannt, dass manche Sterne, wie z. B. Algol im Sternbild Perseus, ihre Helligkeit periodisch ändern. Für diese Helligkeitswechsel gibt es verschiedene Gründe. Bedeckungsveränderliche sind Doppelsterne, die einander während des Umlaufs verdecken. So besteht Algol aus zwei Sternen mit 3,2- und 3,6-fachem Sonnenradi- us, die einander in einem Abstand von 14 Sonnenradien innerhalb von 69 Stunden umkreisen. Pulsierende Veränderliche ändern ihre Leuchtkraft periodisch. Dieser Lichtwech- sel kann einige Stunden, aber auch Monate dauern, und die Leuchtkraft ändert sich dabei bis zum 250-Fachen. Ein Beispiel solcher Sterne sind die Cepheiden , eine Klasse von Riesensternen, die nach einem typischen Vertreter im Sternbild Cepheus benannt ist. Die Temperatur dieser Sterne verändert sich während des Lichtwechsels um 1000 K , und ihr Radius schwankt um 20 %. Die Veränderung der Leuchtkraft kommt durch ein Pulsieren des Sternes zustande. Zwischen der Leuchtkraft und der Periode des Helligkeitswechsels besteht eine eindeutige Be- ziehung. Die Leuchtkraft kann man aus der Periode bestimmen, durch Vergleich mit der scheinbaren Helligkeit findet man die Entfernung. Damit werden die Ce- pheiden zu „Meilensteinen“ im Weltall, mit denen Entfernungen bis zu 70 Mio. Lj vermessen werden können ( 121.2 , 121.3 ). Novae sind Sterne mit periodischen explosionsartigen Helligkeitsausbrüchen ( 121.4 ). Nach gegenwärtiger Vorstellung fließt Gas von einem Riesenstern auf einen Weißen Zwerg, wodurch an dessen Oberfläche wieder Kernfusion einsetzen kann. Supernovae (Typ Ia) entstehen, wenn durch den Zustrom von Wasserstoffgas die Masse eines Weißen Zwergs die Grenze von 1,4 M 8 überschreitet. Dabei erleidet der Stern einen Gravitationskollaps, Druck und Temperatur im Sterninneren stei- gen, Kohlenstoffkerne verschmelzen zu schwereren Kernen, die frei werdende Energie zerreißt den Stern. Da dieser Vorgang praktisch stets gleich abläuft, be- nutzt man diese Supernovae Ia als „kosmische km-Steine“: Ihre scheinbare Hellig- keit nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Supernovae (Typ II) stehen am Ende der Entwicklung von massereichen Sternen, die schließlich unter ihrem eigenen Gewicht zusammenbrechen und in einem ge- waltigen Leuchtkraftanstieg ihr Leben beenden (S. 124). Größenklasse 5,2 5 4,8 4,6 4,4 4,2 4 3,8 3,6 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Zeit in Tagen 121.1 Die Leuchtkraft von δ Cephei schwankt um nahezu eine Größenklasse mit einer Periode von 5,4 Tagen. 1 2 4 6 10 20 40 60 100 Periode in Tagen 1 10 100 1000 relative Intensität 121.2 Die Beziehung zwischen Leuchtkraft und Pulsationsperiode bei den Cepheiden, pulsierenden Sternen mit veränderlicher Helligkeit, wurde von h enrietta l eaVitt 1912 entdeckt. Cepheiden dienen als „kosmische Kilometersteine“. 121.3 h enrietta s wan l eaVitt (1868–1921), US- amerikanische Astronomin Stern heller Fleck Weißer Zwerg mit Gasscheibe Gas 121.4 Doppelsternmodell einer Nova. Auf einen Weißen Zwerg strömt Wasserstoff- gas vom Hauptstern und führt zu neuerlicher Kernfusion. 1975 leuchtete im Schwan eine Nova auf, die millionenfach heller war als ihr Vorläufer. Zwergnovae zeigen Leuchtkraftperi- oden von einigen Wochen. Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv