Aktive Sterne: Laboratorien Der Solaren Astrophysik

ISBN-13: 9783709174203 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 400 str.

Klaus G. Strassmeier

Opis

Die Sonne ist ein ziemlich durchschnittlicher Stern, der sich vor allem durch seine geringe Entfernung zur Erde auszeichnet. Bei naherer Betrachtung entpuppt sich die Sonnenoberflache jedoch als wahrer "Hexenkessel" mit Magnetfeldern aller Art, Sonnenflecken, Plasmaeruptionen und plotzlichen Explosionen, die alle einen fundamentalen Einfluss auf unseren Planeten haben, einen Einfluss, den wir erst mit modernster Astronomie messen und verstehen gelernt haben. Dieses Buch erklart die spannenden Innenwelten, die physikalischen Grundlagen und Funktionsweisen der Sonne und der anderen aktiven Sterne. Die aktuellsten Forschungsergebnisse und neuestes Datenmaterial werden fundiert, aber auch fur Laien verstandlich, aufbereitet und mit uber 200 Bildern, teilweise Aufnahmen mit dem Hubble Weltraumteleskop, illustriert."

Recenzje

"... Die aktuellsten Forschungsergebnisse und neuestes Datenmaterial werden fundiert, aber auch für Laien verständlich, aufbereitet ..." Das Buch "... Insgesamt eine sprachlich lockere wie auch didaktisch ansprechende Darstellung der Sonnenphysik ..." ekz-Informationsdienst "... Faszinierende und publikumsträchtige Forschungsergebnisse werden in Bild und Wort allgemeinverständlich präsentiert ... Die Bebilderung ist mustergültig. Für fortgeschrittene Amateure und den Physik-, Astronomiestudenten ist das Buch eine ideale Lektüre. Themen moderner Astronomie können in breit überspannenden Fragestellungen kennengelernt werden." Astronomie + Raumfahrt, 5/1998 "... Ein angenehm zu lesendes, wirklich empfehlenswertes Buch auch für die an Hintergrundinformationen interessierten Beobachter unter den Hobbyastronomen, die genauer über die charakteristischen Aktivitäten der unterschiedlichen Sterne informiert werden möchten." Olbers Nachrichten, Januar 1999 "Dieses Buch gibt auch für den interessierten Laien tiefere Einblicke in die Erforschung von aktiven Sternen und allgemeiner Aktivität von Sternen ... [es] ist eine interessante Zusammenstellung für interessierte Amateure sowie Studenten ..." Reviews of Astronomical Tools, 4/1997 "... Zahlreiche Abbildungen, teilweise sogar in Farbe aufgenommen mit dem HUBBLE-Weltraumteleskop, geben diesem empfehlenswerten Sachbuch eine besondere Note." Sternenrundschau

Spis treści

Vorwort.- Prolog.- 1 Das Weltbild, in dem wir leben.- 1.1 Die Liebe zum Detail oder … haben wir schon zuviel Wissen?.- 1.1.1 Die Natur will sich nicht genau festlegen.- 1.1.2 Zwei unumstößliche Größen.- 1.1.3 Eine Antwort ergibt zwei neue Fragen — wenigstens!.- 1.2 Das kosmologische Standardmodell.- 1.2.1 Die drei Säulen des Standardmodells.- 1.2.2 Teamarbeit anstelle einzelner Genies?.- 1.3 Das Maurergerüst-Syndrom der Astrophysik.- 1.4 Die Sprache des Naturforschers.- 1.4.1 Funktionale Zusammenhänge.- 1.4.2 Winkelfunktionen, Logarithmen und ähnliches.- 1.4.3 Skalare, Vektoren und Tensoren.- 1.4.4 Differential- und Integralgleichungen.- 1.4.5 Operatoren.- 1.5 Warum Aktive Sterne erforschen?.- 2 Stellare Aktivitäten.- 2.1 Historisches.- 2.2 Präzise Beobachtungsmethoden werden benötigt.- 2.2.1 Direkte Fotografie: CCD „imaging“.- 2.2.2 Abbildende Interferometrie.- 2.2.3 Spektroskopie.- 2.2.4 Lichtelektrische Photometrie.- 2.3 Eine Möglichkeit für Amateure.- 2.4 Super-Sternflecken, Koronalöcher oder Aktive Regionen?.- 2.5 Chromosphärisch aktive Sterne.- 2.6 Ordnung ist das halbe Leben: das HR-Diagramm.- 2.7 Der Lebenslauf unserer Sonne.- 2.7.1 Vom Nebel zum T-Tauri-Stern.- 2.7.2 Ankunft auf der ZAMS.- 2.7.3 Die Nach-Hauptreihen-Entwicklung bis zum Weißen-Zwerg.- 3 „Alles Walzer“— die Rotation der Sterne.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Rotation im Hertzsprung-Russell-Diagramm.- 3.2.1 Hauptreihen-Sterne.- 3.2.2 Unterriesen und Riesen.- 3.2.3 Helle-Riesen und Überriesen.- 3.2.4 Weiße Zwerge.- 3.3 Sterne, die sich selbst bremsen.- 3.3.1 Das Prinzip der magnetischen Bremse.- 3.3.2 Drehimpuls ohne magnetische Bremse.- 3.4 Je älter, desto langsamer.- 3.4.1 Das Skumanich-Gesetz.- 3.4.2 Das Haufen-Paradoxon.- 3.5 Die schnellsten Rotatoren.- 3.5.1 Frühe Sterne.- 3.5.2 Späte Sterne.- 4 Rotation in Doppelsternen.- 4.1 Einleitung.- 4.1.1 Die irdischen „Gezeiten“.- 4.1.2 Das „Roche“-Volumen eines Sternes.- 4.2 Synchronisation der Sternrotation.- 4.2.1 Die Reibung der Gezeiten.- 4.2.2 Meridionale Strömungen als Bremsmechanismus.- 4.3 Pseudosynchrone Rotation.- 4.4 Asynchrone Rotation.- 4.5 Ein Vergleich am Beispiel TZ Fornacis.- 4.5.1 Präzise stellare Daten sind notwendig.- 4.5.2 Die Rotation der F7III-Komponente.- 4.5.3 Die Rotation der G8III-Komponente.- 4.5.4 Zirkularisation des TZ-For-Systems.- 5 Rotationsmodulierte Datenanalyse.- 5.1 Doppler-Effekt und Sternrötation.- 5.1.1 Wie funktioniert das?.- 5.1.2 Das spektrale Linienprofil.- 5.1.3 Ein eindimensionales „Bild“ eines Sternes.- 5.1.4 Eine schnelle Methode.- 5.2 Periodische Helligkeitsschwankungen.- 5.3 Doppler-Imaging.- 5.3.1 Almdudler what?.- 5.3.2 Voraussetzungen.- 5.3.3 Das direkte Problem.- 5.3.4 Das inverse Problem.- 5.3.5 Kenntnis des lokalen Linienprofils.- 5.3.6 Methodische und praktische Probleme.- 5.4 Differentielle Interferometrie.- 5.5 Frequenzaufspaltung von Pulsationsmoden.- 5.6 Rotations—Aktivitäts Korrelation.- 6 Stellare Magnetfelder.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Der Zeeman-Effekt.- 6.3 Die Topologie stellarer Magnetfelder.- 6.3.1 Lokale und poloidale Felder.- 6.3.2 Transversale und longitudinale Felder.- 6.3.3 Geschüttelte Magnetfelder und stellare Winde.- 6.4 Zeeman-Analyse der Linienverbreiterung.- 6.5 Spektroskopie des polarisierten Lichts.- 6.5.1 Die Stokes-Profile.- 6.5.2 Zeeman-Doppler-Imaging.- 6.6 Beobachtungsergebnisse.- 7 Unsere Sonne als Stern.- 7.1 Solare Aktivitätsphänomene.- 7.1.1 Flecken.- 7.1.2 Fackeln und Plages.- 7.1.3 Aktive Regionen.- 7.1.4 Flares.- 7.1.5 Radiobursts.- 7.1.6 Protuberanzen.- 7.1.7 Der 11-jährige Aktivitätszyklus.- 7.2 Die ominöse Solarkonstante.- 7.2.1 Absolut kalibrierte Messungen sind notwendig.- 7.2.2 Das ACRIM-Experiment.- 7.2.3 Überraschende Entdeckungen.- 7.3 Die Struktur der „ruhigen“Atmosphäre.- 7.3.1 Hat die Sonne eine „Oberfläche“?.- 7.3.2 Das Energiebudget der Photosphäre.- 7.3.3 Das Spektrum der Photosphäre.- 7.3.4 Granulation.- 7.3.5 Nicht-radiale Oszillationen.- 7.4 Das Spektrum der Chromosphäre.- 7.5 Die heiße Korona.- 7.6 Sonnenaktivität und Raumschiff Erde.- 7.6.1 Ohne Erdmagnetfeld keine Leben.- 7.6.2 Wechselwirkungen mit der Erdatmosphäre.- 7.6.3 Globale Temperaturschwankungen.- 7.6.4 Das 14C-Isotop.- 8 Sternflecken: Aktivitätsphänomene der Photosphäre.- 8.1 100 mal größer als auf der Sonne.- 8.2 Sternflecken und Sonnenflecken.- 8.2.1 Unterschiede und Gemeinsamkeiten.- 8.2.2 Die große Unbekannte: der Sonnendynamo.- 8.2.3 Entstehung von Sternflecken?.- 8.2.4 Magnetische Flußröhren.- 8.3 Sternflecken-Photometrie.- 8.3.1 Astronomen müssen einzelne Photonen zählen.- 8.3.2 Der lichtelektrische Effekt.- 8.3.3 Photometrische Filtersysteme.- 8.4 Lichtwechsel durch differentielle Rotation.- 8.4.1 Die Sonne als Wegweiser.- 8.4.2 Es gibt immer noch Überraschungen..- 8.5 Lichtkurven aus dem Computer.- 8.5.1 Ein einfaches numerisches Modell.- 8.5.2 Versuch und Irrtum.- 8.5.3 VY Arietis im Zeitraffer.- 8.5.4 Die Fleckentemperatur von HD 12545.- 8.6 Molekülspektroskopie von Sternflecken.- 8.6.1 Moleküle bei 4,000 Grad Kelvin?.- 8.6.2 TiO Spektrumsynthese.- 8.7 Das chaotische Leben der Supersternflecken.- 9 Aktive Chromosphären.- 9.1 Zur Entstehung von Emission in Fraunhofer-Linien.- 9.1.1 Historisches.- 9.1.2 Die berühmten Kalzium H- und K-Linien.- 9.2 H- und K-Beobachtungen möchten absolut kalibriert sein.- 9.2.1 Der Mt. Wilson CaII-S-Index.- 9.2.2 Direkte Spektren hoher Auflösung.- 9.3 Die Verbindung Aktivität und Sternalter.- 9.3.1 Nicht alle Emission ist magnetischen Ursprungs.- 9.3.2 Heizen mit Schallwellen.- 9.3.3 Alt, langsam und inaktiv.- 9.3.4 Der Wilson-Bappu-Effekt.- 9.3.5 Sternaktivität und ein Element namens Lithium.- 9.4 Die Rossby-Zahl als Dynamokriterium.- 9.5 Rotation und chromosphärische Aktivität.- 9.5.1 Hauptreihensterne: Herr und Frau Mittelmaß.- 9.5.2 Entwickelte Sterne: die Riesen.- 9.5.3 Ausnahmen bestätigen die Regel.- 9.6 Aktivitätszyklen sonnen ähnlicher Sterne.- 9.6.1 Perioden zwischen 7 und 21 Jahren.- 9.6.2 Aktivitätsstillstände.- 10 Röntgenstrahlung aktiver Sterne.- 10.1 Der Beginn einer neuen Ära.- 10.2 Mechanismen stellarer Röntgenemission.- 10.2.1 Energie und Wellenlänge.- 10.2.2 Strahlungsprozesse im Sternplasma.- 10.3 Die Sonnenkorona: ein heißes Pflaster.- 10.3.1 Das Paradoxon einer heißen Korona.- 10.3.2 Eine „innere“und eine „äußere“Schicht.- 10.3.3 Die Sonnenkorona im 11jährigen Fleckenzyklus.- 10.4 Stellare Koronae.- 10.4.1 Koronae im HR-Diagramm.- 10.4.2 Heizungsmechanismen.- 10.4.3 Sternrotation und Röntgenhelligkeit.- 10.4.4 Die Temperaturstruktur stellarer Koronae.- 10.4.5 Koronales „mapping“.- 10.5 Kühle Protuberanzen.- 10.6 Solare Flares.- 10.6.1 Was uns die Sonne erzählt.- 10.6.2 Die Struktur solarer Flares.- 10.6.3 Auswirkungen auf die Erde.- 10.7 Stellare Flares.- 10.7.1 Frühe Beobachtungen.- 10.7.2 Größer, stärker und länger.- 10.8 AXAF und XMM.- 11 Alles fließt: Geschwindigkeitsfelder.- 11.1 Der Fall a Orionis.- 11.2 Das Phänomen konvektiver Turbulenz.- 11.2.1 Können Sternatmosphären turbulent sein?.- 11.2.2 Das Konzept der Mikroturbulenz.- 11.2.3 Makroturbulenz.- 11.3 Granulation im HR-Diagramm.- 11.3.1 Die Sonne macht’s vor.- 11.3.2 Je größer, desto turbulenter.- 11.3.3 Granulation im Supercomputer.- 11.4 Stellare Pulsationen.- 11.4.1 Ein stetiges Auf und Ab.- 11.4.2 Pulsation und Rotation am Beispiel C Ophiuchi.- 11.4.3 Schall- versus Schwerewellen.- 11.4.4 Pulsation und Aktivität.- 12 Extrasolare Planeten: Endlich!.- 12.1 Mit oder ohne Leben?.- 12.1.1 Die Drakesche-Gleichung.- 12.1.2 Pulsarplaneten.- 12.1.3 Das Problem der jungen Sonne.- 12.2 Auf der Suche nach Planeten.- 12.2.1 Höchste Präzision ist erforderlich.- 12.2.2 51 Pegasi B: der Planet, der keiner war.- 12.2.3 Braune Zwergsterne oder Jupiter ähnliche Riesenplaneten?.- 12.3 Die Science-Fiction bekommt mehr Science.- 12.3.1 SETI-Nachfolger phoenix.- Anhang A Astronomische Zeitschriften.- Anhang B Einige interessante World-Wide-Web Adressen.- Anhang C Physikalische und astronomische Konstanten.- Anhang D Numerische Werte zum HR-Diagramm.- Anhang E Chemische Elemente der Sonnenphotosphäre.- Anhang F Eine Auswahl aktiver Doppelsterne.- Abbildungsnachweis.