Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am Argelander-Institut für Astronomie in Bonn
vom 26. März bis zum 6. April 2007
Von Daniel Radekopp und Alide Neeland
Im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage haben wir in dem Zeitraum vom 26. März bis zum 6. April 2007 ein zweiwöchiges Praktikum am Argelander Institut für Astronomie der Universität Bonn absolviert. In der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Pavel Kroupa wurden wir von seinem Diplomanden Andreas Küpper betreut, der uns während dieser Zeit bei allen Aufgaben und Fragen zur Seite stand.
Unsere erste Aufgabe bestand darin, astrophysikalische Einheiten und Größen von Objekten wie unseres Sonnensystems und unserer Galaxie auszusuchen, um ein Gefühl für die Größenverhältnisse in der Astronomie zu bekommen.
Wir erhielten danach die Aufgabe, von einem Stern, der 125 pc (Parsec)1) entfernt ist und der eine Geschwindigkeit von 1km/s vertikal zur Sichtlinie hat, die Zeit zu ermitteln, bis mit einem Teleskop mit einer Auflösung von 1“ (Bogensekunde) eine Bewegung des Sternes zu sehen ist.
Es stellte sich heraus, dass man dafür ungefähr 600 Jahre warten müsste.
Am zweiten Tag befassten wir uns mit den keplerschen Gesetzen. Nebenbei erklärte uns Herr Küpper, was ein Schwarzes Loch ist und wie aus Dunkelwolken Planeten entstehen. Zudem beschäftigten wir uns mit der Sonne als Stern in unserer Milchstraße:
| Alter des Universums | ≈ 14 Milliarden Jahre |
| Alter unserer Galaxie | ≈ 12 Milliarden Jahre |
| Alter der Sonne | ≈ 4,6 Milliarden Jahre |
| Entfernung des Proxima Centauri2) | ≈ 4,24 Lichtjahre |
| Durchmesser der Milchstraße | ≈ 100.000 Lichtjahre |
| Abstand der Sonne zum galaktischen Zentrum | ≈ 25.000 Lichtjahre |
| Dauer einer Umrundung des galaktischen Zentrums3) | ≈ 240 Millionen Jahre |
| Anzahl der Umrundungen des galaktischen Zentrums | 18 |
Die Milchstraße hat offenbar ganz andere Größenverhältnisse, als wir in unserem Sonnensystem gewohnt sind.
Unsere zweite Aufgabe war es, mithilfe der Newton'schen Gravitationstheorie die Kräfte zwischen Sonne und Jupiter, Sonne und Erde und Jupiter und Erde zu berechnen.
Am dritten Tag haben wir die potenzielle und kinetische Energie von Erde und Jupiter im Gravitationsfeld der Sonne errechnet und miteinander verglichen.
Man sieht, dass ein Planet, der sich auf einer Kreis- oder Ellipsenbahn um eine schwere Masse bewegt, eine doppelt so große potenzielle wie kinetische Energie besitzt.
Am Donnerstag sind wir mit Herrn Dr. Geffert und zwei andern Praktikanten zur Sternwarte „Hohen List“ der Universität Bonn gefahren.
Die Sternwarte liegt in der Eifel, etwa 100 km südlich von Bonn, und wurde 1954 erbaut. Damals war der Hohe List ein wissenschaftlich günstiger Standort weit außerhalb der städtischen Gebiete. Doch moderne Observatorien befinden sich in noch viel isolierteren Gebieten wie z. B. der Atacama Wüste in Chile oder auf Hawaii – dort ist die Sicht deutlich besser. Auf dem Gelände befinden sich sechs Kuppeln mit verschiedenen, kleineren Teleskopen, an denen heute Studenten ihr Praktikum machen können.
Alide erforscht die Weiten des Universums
Herr Dr. Geffert machte eine Rundtour mit uns durch alle Gebäude und erzählte uns viel über den Hohen List und der Astronomie, was sehr interessant war, weil man im Universum Unglaublich schöne Objekte erforschen kann, die wir natürlich nie live sehen werden, sofern wir später nicht Astronomie studieren.
Leider erschwerte uns ein Insekt,
das in der Linse steckte, die Sicht
Trotzdem standen uns zwei Teleskope zur Beobachtung zur Verfügung, womit wir zumindest ein wenig Einblick in unser Universum hatten, soweit der Himmel klar von Wolken war. Ja leider hatten wir ein wenig Pech mit dem Wetter.
In der Dunkelheit haben wir durch das Teleskop den Mond anschauen können. Außerdem haben wir für einen kurzen Moment, wo der Himmel klar war, den Saturn sehen können, dessen Ringe hell im Nachthimmel schimmerten.
Am Freitag haben wir unsere Erkenntnisse zusammen getragen. Außerdem haben wir ein Aufgabenblatt bekommen, um über das Wochenende die Themen noch einmal wiederholen zu können.
In der ersten Woche hatte Andreas uns zwei Referate aufgetragen, die wir heute vortragen mussten. Von morgens 9 Uhr bis zur montäglichen Kaffeepause um 10 Uhr, hatten wir Zeit uns noch einmal vorzubereiten. Nach der Kaffeepause hat Alide um 11 Uhr mit dem Vortrag über die offenen Sternhaufen begonnen, wonach der Vortrag über die Kugelsternhaufen von Daniel anknüpfte. Im Großen und Ganzen waren die Vorträge in Ordnung. Im Anschluss daran hat Andreas uns eine Internetseite namens <nbodylab.com> gezeigt, wo man schnelle Simulationen mit mehreren tausend Körpern durchführen kann. Um ca. 15:30 Uhr haben wir die Simulationen beendet, da wir von 16-18 Uhr eine Vorlesung über die Intergalaktische Physik besuchen konnten.
Ein Kugelsternhaufen ist eine kugelförmige Ansammlung von Sternen, die das galaktische Zentrum als Satellit umkreist. Die Sterne in ihm sind gravitativ stark gebunden, woraus seine Kugelgestalt und relativ hohe Sternendichte in seinem Zentrum resultiert. Kugelsternhaufen, welche man im Halo einer Galaxie vorfindet, enthalten wesentlich mehr Sterne und sind wesentlich älter als die offenen Sternenhaufen, welche man in der Galaxienscheibe vorfindet.
| Alter | 10-13 Milliarden Jahre |
| Ø | 15-350 ly (5-115 pc) |
| N | 1000-1.000.000 Sterne |
| m | 400-400.000 M |
| D | 40 kiloparsecs (rund 131.000 Lichtjahre) oder mehr |
Verteilung der Kugelsternhaufen (große, weiße Punkte) um die Milchstrasse
Als offene Sternenhaufen (oder galaktische Haufen) werden Ansammlungen von zwanzig bis einigen tausend Sternen bezeichnet, die sich aus der gleichen Riesenmolekülwolke gebildet haben. Ihre Konzentration im Haufenzentrum ist relativ gering. Dennoch heben sie sich deutlich vom Sternhintergrund ab. Konzentriertere Ansammlungen werden als Kugelsternhaufen bezeichnet. Offene Sternenhaufen findet man nur in Spiral- oder Irregulären Galaxien, in denen Sterne entstehen. Sie sind selten älter als ein paar hundert Millionen Jahre, denn sie werden durch Zusammenstöße mit anderen Sternenhaufen oder Gaswolken zerstört. Weiterhin können sie durch innere Faktoren auch einzelne Sterne verlieren.
| Alter | 100 Millionen Jahre, selten eine Milliarde |
| Ø | 3-4 Lichtjahre |
| N | 50-5.000 Sterne |
| m | 20-200 M |
| D | 180 Lichtjahre |
Die Plejaden sind einer der berühmtesten offenen Sternenhaufen
Am folgenden Dienstag und Mittwoch waren wir damit beschäftigt verschiedene n-Körper-Probleme mittels einer Software zu simulieren. Wir wollten herausfinden, wie schnell so ein Haufen zerfällt.
Wir haben einen Haufen mit 1000 Körpern angenommen und verschiedene Bedingungen verändert.
An dem Donnerstag haben wir noch zusammen in einem Cafe gefrühstückt und währenddessen die Diagramme ausgewertet. Anschließend traten wir die Heimreise nach Ostfriesland an.
Die zwei Wochen haben uns sehr viel Spaß gemacht. Wir lernten eine Menge, nicht nur über Astronomie, sondern auch über das Leben als Diplomand, Doktorand und Professor. So ein Praktikum ist auf jeden Fall zu empfehlen, weil es eine Orientierungshilfe für unsere zukünftige Studienwahl ist.
Wir bedanken uns bei:
1 Parsec = ca. 3,3 Lichtjahre = 3.08568025 × 1016 Meter (ca. 31 Billionen km)
Proxima Centauri ist der dem Sonnensystem nächstgelegene Stern.
Die Sonne befindet sich auf einer Kreisbahn um das galaktische Zentrum.