Unser Universum

Abb.: Das Universum ist eine vierdimensionale Raum-Zeit, hier als 2D Fläche dargestellt (blau), Zeit läuft vertikal (sog. geodätische Zeit). Jeder Punkt repräsentiert eine 2-Sphäre, die Raumschnitte t = const sind insgesamt 3-Sphären - das Universum ist eine Blätterung von 3-Sphären. [Grafik: Camenzind]

Kaum eine andere Naturwissenschaft hat in den letzten 100 Jahren eine so stürmische Entwicklung genommen wie die Astronomie. Sie hat Entdeckungen hervorgebracht, die unser Weltbild drastsich verändert haben. Wichtige Meilensteine auf diesem Wege waren die Entwicklung der modernen Spiegelteleskope und ihrer Detektoren, sowie von leistungsfähigen Computern. Noch vor 100 Jahren endete das sichtbare Universum am Rand der Milchstraße. Heute überblicken wir dank Hubble das gesamte Universum - etwa 100 Milliarden Galaxien bleiben zu erforschen!


Abb.: Das sichtbare Universum ist voller Galaxien.
[Bild: HST/NASA]

Schlüssel zu den Erkenntnissen der Astronomie ist die Entwicklung der Spiegelteleskope in den letzten 100 Jahren. Über 70 Jahre lang dominierten das Mount Wilson Observatorium und das Mount Palomar Observatorium die astronomischen Beobachtungen. Erst in den 1970er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde Europa astronomisch gesehen erwachsen. Mit der technischen Entwicklung der 8- bis 10-Meter optischen Teleskopen eröffnete sich eine neue Ära der beobachtenden Astronomie. Die beiden Keck 10-m Teleskope und die vier 8-m VLT Teleskope der ESO haben neue Einsichten ins Universum gebracht.

Daten und Themen des Seminars

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7. Januar: 2. Jahr James Webb I

==> Die Sonnenfinsternis vom 8. April 2024.
==> James Webb und Sonnensystem.
==> James Webb und ExoPlaneten.

14. Januar: 2. Jahr James Webb II

==> ExoPlaneten.
==> Galaktische Nebel.

21. Januar: 2. Jahr James Webb III

==> Galaxien mit James Webb.
==> James Webb und das frühe Universum - the"Red Dots".

28. Januar: ExoPlaneten mit JWST

==> Was ist Transit-Spektroskopie?
==> Die Erde als transienter ExoPlanet.
==> WASP-39b etc.
==> Die Suche nach Atmosphären terrestrischer Planeten.

4. Februar: entfällt

11. Februar: Quantencomputer

==> Bericht aus München.

18. Februar: Ist K2-18b Super-Erde?

==> Komet Atlas lebt weiter.
==> Einsteinring mit Euclid.
==> K2-18b ist keine Super-Erde, sondern Mini-Neptun.

25. Februar: Göttingen 1925: Born, Heisenberg, Hund

==> Vortrag von Prof. Schönhammer in Göttingen.

4. März: Akademie geschlossen!!!

11. März: Das Wirkungsquantum h

==> Die Schwarzkörperstrahlung.
==> Das Wirkungsquantum.
==> Planck-Einheiten.

18. März: Photoeffekt & Lichtquanten

==> Einsteins Erklärung.
==> Der Compton-Effekt.
==> Die Quantisierung des Spins.

25. März: Bohrsches Atommodell

==> Quantisierung nach Bohr.
==> Das Wasserstoff-Atom.
==> Röntgenstreuung.

1. April: Heisenberg Matrizenmechanik

==> Was sind Matrizen?
==> Die Nichtvertauschbarkeit von Observablen.
==> Die Heisenberg-Gleichung.
==> Schrödinger und das Heisenberg-Bild.

8. April: Quantenmechanik heute

==> Vortrag von Prof. Ketterle in Berlin zur Eröffnung von Quantum2025.

15. April: fällt aus !!!

22. April: Was sind Akkretionsscheiben?

==> Akkretionsscheiben in der Astrophysik.

29. April: Strömungsmechanik I

==> Was sind Fluide?
==> Euler-Gleichungen der Hydrodynamik.
==> Energiegleichung.

8. Mai: Strömungsmechanik II

==> Viskosität und Navier-Stokes.
==> Die Reynoldszahl.
==> Laminare und turbulente Strömungen.

15. Mai: Strömungsmechanik III

==> Navier-Stokes.
==> Die Reynoldszahl.
==> Laminare und turbulente Strömungen.

22. Mai: Energiebetrachtung zu Akkretion

==> Energiegewinn unter Akkretion.
==> Die Eddington-Leuchtkraft.
==> Leuchtkraft der Quasare.

29. Mai: Standardakkretionsscheiben I

==> Turbulenz in Scheiben.
==> Drehimpulserhaltung und Dissipation.
==> Profile von Standardscheiben.
==> Emission von Scheiben.

3. Juni: Standardakkretionsscheiben II

==> Turbulenz in Scheiben.
==> Drehimpulserhaltung und Dissipation.
==> Profile von Standardscheiben.
==> Emission von Scheiben.

10. Juni: Akkretionsscheiben III

==> Eddington-Akkretionsrate.
==> Wachstum von Schwarzen Löchern durch Akkretion.
==> Die Masse früher Quasare.

17. Juni: Standardakkretionsscheiben IV

==> Massenbelegung einer dünnen Scheibe.
==> Drehimpulserhaltung und Dissipation einer dünnen Scheibe.
==> Profile von Standardscheiben.
==> Emission von Scheiben.

24. Juni: Akkretionsscheiben & M87

==> Numerische Simulationen.
==> EHT und M87.
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1. Juli: MHD & die Aktive Sonne

==> Korona der Sonne.
==> Sonnenflecken und Protuberanzen.
==> Der Sonnenwind - Parker-Modell.
==> MHD Sonnenwind - Weber-Davis-Modell.

8. Juli: Sonnenwind II

==> Die Heliosphäre
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15. Juli: Sonnenwind III

==> Die Voyager-Mission.
==> Voyager und Heliosphäre.
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22. Juli: Sonnenwind IV

==> Das Parker-Modell und seine Grenzen.
==> MHD-Winde.
==> X-Ray Flares.

29. Juli: entfällt

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1. Aug. - 10. Sept.: Sommerpause

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9. Sept.: Unser Jupiter

==> Die JUNO-Mission
==> Metallischer Wasserstoff.
==> Kieselsteine im Zentrum.

9. Dez.: Weihnachtsfeier

==> ab 11:00 Uhr im Bootshaus

15. Dez. - 6. Januar: Weinachtspause

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..............: Kompakte Objekte II

==> Neutronensterne als Fermionen-Sterne.
==> Pulsare.
==> Kühlung Neutronensterne.
==> Was sind Schwarze Löcher?

..............: Magnetfelder im Universum

==> Magnetohydrodynamik kombiniert zwei Theorien miteinander: die Maxwell-Theorie und die Lorentz-Kraft mit der Bewegungsgleichung von Plasmen. In Plasmen breiten sich viele Wellen aus.

................: Wellen in der Magnetohydrodynamik

==> Magnetohydrodynamik kombiniert zwei Theorien miteinander: die Maxwell-Theorie und die Lorentz-Kraft mit der Bewegungsgleichung von Plasmen. In Plasmen breiten sich viele Wellen aus.

..................: Parker's Sonnenwind

==> Eugene Parker hat 1958 zum ersten Male ein Modell für den Sonnenwind vorgeschlagen, das viel Widerspruch in der Community erzeugt hat. Hannes Alfvén hat dann die Rolle der Magnetfelder betont und damit die Magnetohydrodynamik begründet.

................: Der magnetische Sonnenwind

==> Wie aus dem Sonnenwind die Magnetohydrodynamik entstanden ist.

.................: Die Magnetorotationsinstabilität

==> Turbulenz treibt die Akkretionsströmungen auf Schwarze Löcher und junge Sterne.

................: Fusionsplasmen mit MHD

==> Wie funktioniert ein TOKAMAK?

................: VLT & ELT der ESO

==> VLT mit Randall.
==> ELT

................: Die Sonne & Sonnenwind

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................: Begünder der modernen Physik

Galilei gilt als Begründer der modernen Naturwissenschaft. Die Dokumentation zeichnet das Leben des Florentiner Patriziersohnes nach: seine bahnbrechenden Erkenntnisse in Physik und Astronomie, der Prozess gegen ihn vor dem römischen Inquisitionsgericht. Dabei wird mit alten Mythen und Vorurteilen aufgeräumt – besonders, was die Kirche anbelangt.

..............: Reguläre Schwarze Löcher

==> Elektronen tragen zwei Ladungen: elektrische Ladung & Isospin; Quarks tragen drei Ladungen: elektrische Ladung, Isospin & Farbe.
==> Der schwache Isospin und die elektroschwache Wechselwirkung.
==> Schwarz-Loch-Lösungen mit Isospin.

................: 10 Jahre NuSTAR X-Rays

==> NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), das erste Weltraumteleskop für harte Röntgenstrahlung, wurde im Juni 2012 mit einer Pegasus-Rakete gestartet. Es ist Teil des Explorer-Programms der NASA. Das doppelte Wolter-Teleskop des nur 360 Kilogramm schweren Satelliten besitzt eine Brennweite von zehn Metern, die es durch einen ausfahrbaren Arm erreicht.

..............: Akkretion und Jets von SLöchern

==> Wie entstehen die Jets der Radio-Galaxien? Wie breiten sich Jets in Galaxienhaufen aus? Erkläre Cygnus A oder Hercules A!

................: Kompakte Binärsysteme

==> Was sind LMXBs, UCXBs und Schwarze Witwen?

...............: Gravitationswellen - Update

Seit September 2015 sind über 90 Verschmelzungen von kompakten Objekten nachgewiesen worden. Bis auf zwei handelt sich dabei immer um Schwarze Löcher. Wir schauen auch in die Zukunft und diskutieren die Detektoren A+, Voyager, Cosmic Explorer und Einstein Teleskop.

.................: Gravitationswellen - Zukunft

Seit September 2015 sind über 90 Verschmelzungen von kompakten Objekten nachgewiesen worden. Bis auf zwei handelt sich dabei immer um Schwarze Löcher. Bei diesen Binärsystemen handelt es sich nicht um normale Doppelsternsysteme, sonst wären die Spins eher parallel ausgerichtet. Die Ausrichtung der Spins deutet darauf hin, dass diese Systeme bestehend aus zwei Schwarzen Löchern im Zentrum von dichten Kugelsternhaufen durch Merging entstanden sind. Wir schauen auch in die Zukunft und diskutieren die Detektoren A+, Voyager, Cosmic Explorer und Einstein Teleskop.

................: Schwarze Löcher in Galaxien

Jede Galaxie beherbergt heute ein Schwarzes Loch im Zentrum. Unsere Milchstraße bildet keine Ausnahme dazu.

................: Die Plejaden in Gaia EDR3

==> Vertiefung zu Sternentwicklung.
==> arXiv:2110.03837

..................: Distanzen im expanierenden Universum

==> Vertiefung zur Bedeutung von Distanzen.

................: Pulsare und Einstein

==> Neue Tests am Doppelpulsar: Kramer et al. 2021, Phys. Rev. X 11, 041050

................: Wie altern Weiße Zwerge

==> M3 und M13 mit HST: arXiv:2109.02306

...................: Cluster Gravitationslinsen

==> arXiv:2103.16965

................: Das Planetensystem nu² Lupi

==> Vertiefung der Ergebnisse von CHEOPS.
arXiv:2106.14491

..................: Der Sonnenzyklus

==> Neue Erkenntnisse zum Sonnenzyklus in Zoom-Sitzung.
==> Literatur: Thomas Bührke in Bild der Wissenschaft Juni 2021.

..............: Sterne bis zu 10 pc Gaia

==> Vertiefung zu unserer Nachbarschaft bis zu 10 pc Entfernung in Zoom-Sitzung.

..................: Bennu hin und zurück

OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security – Regolith Explorer) ist eine Raumsonde der NASA, die am 8. September 2016 mit einer Atlas-V-Rakete gestartet wurde, um vom Asteroiden (101955) Bennu Proben zur Erde zurückzubringen. Bennu ist ein erdnaher Asteroid vom – häufigsten – C-Typ, der kohlenstoffreich ist und deswegen eine dunkle Oberfläche besitzt. Bennu hat einen Durchmesser von 494 m. In der Nacht vom 20. auf den 21.10.2020 erfolgte der erfolgreiche touchdown auf Bennu. Nächstes Jahr beginnt die Rückkehr zur Erde.

................: Der Solar Orbiter der ESA

Solar Orbiter: Mission zur Sonne und inneren Heliosphäre zur Untersuchung der Beziehungen Sonne-Heliosphäre und Sonne-Erde durch Beobachtungen mit hoher Auflösung. Die wissenschaftlichen Motivation für die Mission Solar Orbiter ist es, Multiwellenlängen-Beobachtungen der Sonnenatmosphäre und umfassende in-situ Messungen der unerforschten inneren Heliosphäre mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu gewinnen.

.................: Gravitationswellen pseudo-Newtonsch

==> arXiv:1912.09247