Astrophysik 1

Vorlesung über die Physik der Sterne

Dozent

Prof. Dr. Günter Wunner

Termin

Dienstag, 11:30 - 13:00 Uhr, Hörsaal V 57.04

Da der Vorlesungstermin möglicherweise mit Pflichtvorlesungen kollidiert, werden die Vorlesungsunterlagen bis spätestens 13:00 an jedem Vorlesungstag im Wintersemester 2022/23 auch auf Ilias zur Verfügung gestellt.

Beginn: Dienstag, 25. Oktober 2022

Hinweise:

Kriterien zur Erlangung des Übungsscheins ( = Voraussetzung der Zulassung zur Modulabschlussprüfung)

  • Aktive Teilnahme an möglichst allen Übungsterminen
  • Mindestens 50 % der Punkte bei den schriftlichen Aufgaben
  • Mindestens 50% der Punkte bei den zu votierenden (= freiwillige schriftlichen) Aufgaben
  • Mindestens 2x Vorrechneni
  • Studierende, die wegen Terminüberschneidungen nicht in Präsenz teilnehmen können sollten pro Übungsblatt wenigstens eine freiwillig schriftliche Aufgabe lösen.

Zusätzliches Scheinkriterium für alle Lehramtskandidaten, die das Modul “Astrophysik” im Studienjahr 2022-2023 absolvieren wollen.

Im Studiengang Bachelor of Arts (Lehramt) haben Sie im 6. Semester das “Vertiefungsmodul Lehramt I: Relativitätstheorie, Astrophysik, Kosmologie” gehört. Weil ein Drittel der Vorlesungszeit auf die Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie entfiel, konnte Ihnen nur eine Astrophysik und Kosmologie “light” präsentiert werden, ohne (insbesondere theoretische) Vertiefung des Vorlesungssstoffs.

 

Trotzdem haben Sie mit der Vorlesung ein gewisses Grundwissen erworben, das den Studierenden im Bachelor- und Masterstudiengang Physik, die ebenfalls an dem Modul “Astrophysik” teilnehmen, fehlt.

 

Um diesen Nachteil auszugleichen, ist als Voraussetzung zur Zulassung zur Modulabschlussprüfung neben der erfolgreichen Teilnahme an den Übungen vor Ablegung der mündlichen Prüfung unter Zuhilfenahme der Originalliteratur eine 15-20-seitige Hausarbeit zu einem Thema vorzulegen, das in der Vorlesung gestreift wurde.

 

Mögliche Themen, aus denen gewählt werden kann, sind:

 

1. Präzisionstests der ART an den Binärpulsaren PSR 1913+16 (Nobelpreis 1994) und PSR J0437-4715

2. Exoplaneten: Theorie der Planetenentstehung und Nachweis von Exoplaneten (Nobelpreis 2019)

3. Neueste Beobachtungen von Sternbewegungen in der Nähe des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße Sgr A* (Nobelpreis 2020)

4. Nachweis von Gravitationswellen mit Hilfe des “Laser Interferometer Gravitational Wave-Observatory” (LIGO): Theorie und Beobachtungsergebnisse (Nobelpreis 2017)

5. Das Event Horizon Teleskop: Funktionsweise und Nachweis des Schattens eines Schwarzen-Lochs in M87 und Sgr*

6. Suche nach Gravitationswellen mit Hilfe von Pulsar Timing Arrays

7. Neue Einblicke in die Struktur und Entwicklung der Milchstraße mit Hilfe des Gaia-Satelliten

8. Die Hubble-Kontroverse: Delta Cepheiden in der Großen Magellanschen Wolke und Mehrfachbilder von Quasaren im Vergleich zur Kosmischen Mikrowellenstrahlung

9. Energieproduktion in Sternen: s- und r-Prozesse und Nachweis von Strontium im Spektrum der Kilonova AT2017 gfo

 

Übungsblätter

Übungen

  • Mittwoch, 15:45 - 17:15 Uhr, Pfaffenwaldring 57, Raum 2.120,
    G. Wunner, wunner@itp1.uni-stuttgart.de

 

 

Inhaltsverzeichnis

Bei dieser Vorlesung handelt es sich nicht um einen Grundkurs in Astronomie, vielmehr stehen die physikalischen und vor allem theoretisch-physikalischen Grundlagen, die in der traditionellen und der modernen Astrophysik für das Verständnis der Vorgänge im Kosmos von Bedeutung sind, im Vordergrund. Folgende Themen sollen behandelt werden:

  1. Grundlagen der Sternentstehung und Sternentwicklung, Endstadien von Sternen, Zustandsgleichungen normaler und entarteter Materie, Theorie der Weißen Zwergsterne und der Neutronensterne.
  2. Pulsare und Neutronensterne: Beobachtungen und spektakuläre Physik.
  3. Steilkurs in Allgemeiner Relativitätstheorie und klassische Tests der ART im Sonnensystem. Laufzeitverzögerungsmessungen mit Hilfe der Cassini-Sonde 2004
  4. Das Prunkstück der ART: der Doppelpulsar 1913+16 (Nobelpreis 1994)
  5. Aufbau des LIGO Gravitationswellen Observatoriums, Nachweis von Gravitationswellen (Nobelpreis 2017),  Pulsar Timing Arrays
  6. Entstehen des Schattens des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87 und der Milchstraße
  7. Bahnbewegungen von Sternen in der Nähe des Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße (Nobelpreis 2020)

Literaturverzeichnis

  • Boblest, Müller, Wunner: Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie - Grundlagen, Anwendungen in Astrophysik und Kosmologie sowie relativistische Visualisierung (Springer, 2015), elektronische Ausgabe
  • Spatschek: Astrophysik (Teubner, 2003)
  • Bascheck/Unsöld: Der neue Kosmos (Springer, 1991)
  • Weigert, Wendker,Wisotzki: Astronomie und Astrophysik (VCH, 2005)
  • Berry: Kosmologie und Gravitation (Teubner, 1990)
  • Kaler: Sterne (Spektrum Akad. V. 2000)
  • Layzer: Das Universum (Spektrum Akad. V. 1998)
  • Keller: Astrowissen (Franckh Kosmos 2000)
  • Sexl: Weisse Zwerge, schwarze Löcher (Vieweg 1975)

Dozent

Dieses Bild zeigt Günter Wunner

Günter Wunner

Prof. Dr.

Professor im Ruhestand

Zum Seitenanfang