Sexl Physik 8, Schulbuch

Erdähnliche Planeten haben allerdings zu kleine Massen, um beobachtbare Dopp- lerverschiebungen des Lichts des Zentralsterns hervorzurufen. Sie verursachen winzige Helligkeitsänderungen, wenn sie aus der Sicht der Erde vor ihrem Stern vorbeiziehen – solche Planeten zu finden ist die Aufgabe von Weltraumteleskopen. 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 2019 wurden nahezu 4000 extrasolare Planeten bestätigt, d. h. sie wur- den über mehrere Umläufe beobachtet.  Untersuche, überlege, forsche: Planeten – Bewohnbare Zone 81.1 S 2  Überlege, welche Voraussetzungen ein Stern und ein Planet erfüllen müssen, damit Leben auf dem Planeten in Sternnähe möglich ist. Welcher Bereich um die Sonne ist „habitable Zone“? Veränderliche Sterne Die Bezeichnung Fixsterne suggeriert, dass der Nachthimmel sich nie ändert, wenn man von jahreszeitlichen Änderungen auf Grund der Neigung der Erdachse absieht. Fixsterne sind jedoch keineswegs fix. Beispielsweise nähert sich uns Bar- nards Stern , derzeit mit 6 Lj Entfernung der zweitnächste Nachbar der Sonne, mit 110 km/s , er wird in 10000 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 Um- laufs verdecken. So besteht Algol aus zwei Sternen mit 3,2- und 3,6-fachem Son- nenradius, die einander in einem Abstand von 14 Sonnenradien innerhalb von 69 Stunden umkreisen. −− Pulsierende Veränderliche ändern ihre Leuchtkraft periodisch. Dieser Licht- wechsel kann einige Stunden, aber auch Monate dauern, und die Leuchtkraft ändert sich dabei bis zum 250-Fachen. Ein Beispiel solcher Sterne sind die Ce- pheiden , eine Klasse von Riesensternen, die nach einem typischen Vertreter im Sternbild Cepheus benannt ist. Die Temperatur dieser Sterne verändert sich während des Lichtwechsels um 1000K , 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 Beziehung. Die Leuchtkraft kann man aus der Periode bestimmen, durch Vergleich mit der scheinbaren Helligkeit findet man die Entfernung. Da- mit werden die Cepheiden zu „Meilensteinen“ im Weltall, mit denen Entfernun- gen bis zu 70 Mio. Lj vermessen werden können (  81.1 , 81.2 , 81.3 ). −− Novae sind Sterne mit periodischen explosionsartigen Helligkeitsausbrüchen (  81.4 ). Nach gegenwärtiger Vorstellung fließt Gas von einem Riesenstern auf einen Weißen Zwerg, wodurch an dessen Oberfläche wieder Kernfusion einset- zen 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 er- leidet der Stern einen Gravitationskollaps, Druck und Temperatur im Sterninne- ren steigen, Kohlenstoffkerne verschmelzen zu schwereren Kernen, die frei werdende Energie zerreißt den Stern. Da dieser Vorgang praktisch stets gleich abläuft, benutzt man diese Supernovae Ia als „kosmische km-Steine“: Ihre scheinbare Helligkeit nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. −− Supernovae (Typ II) stehen am Ende der Entwicklung von massereichen Ster- nen, die schließlich unter ihrem eigenen Gewicht zusammenbrechen und in ei- nem gewaltigen Leuchtkraftanstieg ihr Leben beenden. 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 81.1 Die Leuchtkraft von δ Cephei schwankt um nahezu eine Größenklasse mit einer Perio- de von 5,4 Tagen. 1 2 4 6 10 20 40 60 100 Periode in Tagen 1 10 100 1000 relative Intensität 81.2 Die Beziehung zwischen Leuchtkraft und Pulsationsperiode bei den Cepheiden, pulsierenden Sternen mit veränderlicher Helligkeit, wurde von H enrietta L eavitt 1912 ent- deckt. Cepheiden dienen als „kosmische Kilo- metersteine“. 81.3 H enrietta S wan L eavitt (1868−1921), US-amerikanische Astronomin Stern heller Fleck Weißer Zwerg mit Gasscheibe Gas 81.4 Doppelsternmodell einer Nova. Auf einen Weißen Zwerg strömt Wasserstoffgas vom Hauptstern und führt zu neuerlicher Kernfusion. 1975 leuchtete im Schwan eine Nova auf, die millionenfach heller war als ihr Vorläufer. Zwergnovae zeigen Leuchtkraft­ perioden von einigen Wochen. 81 | AKTUELLE FORSCHUNG N r zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv