Sexl Physik 8, Schulbuch

ermittelt werden, weil die Gravitationsanziehung die nötige Zentripetalkraft für den Zusammenhalt der Galaxis liefert: m · v 2 / r = G · m M ( r )/ r 2 . Dabei ist m die Masse eines Sternes im Abstand r vom Zentrum und M ( r ) die Ge- samtmasse aller Sterne, die in einer Kugel vom Radius r enthalten ist. Aus den ge- messenen Geschwindigkeiten versucht man, die Massenverteilung zu ermitteln. Für viele Galaxien erhält man aus der Rotationskurve eine Masse, die etwa zehn- mal größer ist als die aus den Sternzählungen ermittelte Gesamtmasse (  89.1 ). Nach heutiger Auffassung muss es daher im Universum eine unsichtbare Form von Materie, die Dunkle Materie , geben, die nur durch ihre Gravitation bemerkbar ist. Woraus diese dunkle Materie besteht, ist unbekannt. Auch die Galaxiengruppen scheinen gravitativ durch dunkle Materie gebunden zu sein, weil die als Sterne und Staub sichtbare Masse der Galaxien dafür nicht ausreicht. Galaxien enthalten mehr Dunkle Materie als leuchtende Materie. Woraus besteht sie? 0 50 100 150 200 250 Rotationsgeschwindigkeit in km/s 0 5 10 15 20 25 30 Abstand vom galaktischen Zentrum in kpc Geschwindigkeit der Sonne ist 220 km/h Geschwindigkeit der Sonne sollte nur 160 km/h sein beobachtet nur sichtbare Materie der Unterschied ist durch die „Dunkle Materie” verursacht 89.1 Die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne um das Zentrum der Milchstraße hängt von ih- rer Entfernung vom Zentrum ab. Die gemesse- nen Geschwindigkeiten erfordern die Existenz zusätzlicher „Dunkler Materie“ (Dark Matter) innerhalb der Milchstraße. (1 Kiloparsec [kpc] entspricht etwa 3 300 Lj.)  Teste dein Wissen W 1 89.1 Warum kann die Strahlungsleistung der Sonne nicht durch chemische Reaktionen gedeckt werden? (Hin- weis: Vergleiche die Energiebeträge bei Elektronenüber- gängen in der Atomhülle mit den Bindungsenergien bei Atomkernen.) 89.2 Warum sieht man nachts in Städten auch bei klarem Himmel nur die allerhellsten Sterne? 89.3 Welcher Unterschied besteht zwischen den Begriffen „scheinbare Helligkeit“ und „Leuchtkraft“? 89.4 Können zwei Sterne, deren Helligkeiten sich um 5 Magnituden unterscheiden, dieselbe Leuchtkraft haben? 89.5 In welchen Einheiten werden in der Astronomie Entfernungen gemessen? 89.6 In welchen SI-Einheiten wird die Leuchtkraft der Sonne angegeben? 89.7 Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Oberflä- chentemperatur eines Sternes und seiner Farbe? 89.8 Welche Größen bestimmen die Stellung eines Sterns im Hertzsprung-Russel-Diagramm? 89.9 Was bedeutet der Begriff Hauptreihe? 89.10 Was sind Rote Riesen? 89.11 Wodurch unterscheidet sich ein Weißer Zwerg von einem Hauptreihenstern? 89.12 Bestehen Sterne nur aus Wasserstoff und Helium? 89.13 Wie kann man bei einem Doppelsternsystem die Masse der Sterne bestimmen? 89.14 Was ist die Masse-Leuchtkraft-Beziehung und wozu dient sie? 89.15 Aus welchen Beobachtungen kann man auf die Existenz von Planeten ferner Sterne schließen? 89.16 Unter welchen Bedingungen kann auf einem Planeten Leben existieren? 89.17 Sind Sterne unveränderlich? 89.18 Wieso können aus schwach leuchtenden Weißen Zwergen hell leuchtende Supernovae entstehen? 89.19 Woraus entwickelt sich ein neuer Stern? 89.20 Wie erfolgt die Energieproduktion in der Sonne? 89.21 Durch welchen Teil des Proton-Proton-Zyklus ist die lange Lebensdauer der Sonne bestimmt? 89.22 Warum leben Sterne mit einer größeren Masse als die Sonne kürzer als die Sonne? 89.23 Welches Schicksal erfährt die Erde, wenn die Sonne zum Roten Riesen wird? 89.24 Welches Endstadium wird die Sonne erreichen? 89.25 Durch welche Prozesse entstehen in Sternen Kerne zwischen Helium und Eisen? 89.26 Wie häufig sind Supernovae, die man mit freiem Auge sehen kann? 89.27 Welche Sterne führen zu einer Supernova vom Typ II? 89.28 Was ist ein Neutronenstern? 89.29 Durch welche Eigenschaft macht sich ein Neutronens- tern bemerkbar? 89.30 Wie kommt es zur Bildung von Kernen schwerer als Eisen? 89.31 Was versteht man unter einem Schwarzen Loch? 89.32 Was bedeutet der Schwarzschildradius? 89.33 Was ist die lokale Galaxiengruppe? 89.34 Warum glaubt man, dass dunkle Materie existieren muss, die nur durch Gravitation wirkt? 89 | AKTUELLE FORSCHUNG Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verl gs öbv