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2017 | Book

Das helle und das dunkle Universum

Was uns die Strahlung über Himmelsobjekte verrät

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About this book

Dieses Buch behandelt die Bedeutung des Lichts und die Beobachtung von elektromagnetischer Strahlung für die moderne Astrophysik. Dazu werden zuerst die physikalischen Eigenschaften von Licht untersucht und der Frage nachgegangen, was dieses denn jetzt ist – Welle und/oder Teilchen? Der Leser erfährt, wie man mit modernen Teleskopen das Licht ferner Sterne beobachten kann und welche Informationen jeweils im gemessenen elektromagnetischen Spektrum – von Röntgen- bis hin zu Radiowellen - enthalten sind. In weiteren Kapiteln lernt man, was das Licht für Schlüsse über die Temperatur, Zusammensetzung und Aufbau von astrophysikalischen Objekten zulässt. Der Autor liefert weiterhin einen Blick in die Tiefen und damit auch in die Vergangenheit des Universums. Dabei wird Fragen nachgegangen wie: Woher weiß man, dass sich das Universum ausdehnt? Wann gab es den Urknall? Die Untersuchung des dunklen Universums, die komplementär zur Beobachtung der elektromagnetischen Strahlung steht, betrachtet abschließend Themen wie Dunkle Materie, Neutrinos und deren Eigenschaften. Abgerundet wird das Werk durch eine Darstellung der jüngst nachgewiesenen Gravitationswellen, die uns neue Möglichkeiten zur Erforschung des Universums bieten.
Hobbyastronomen, Studierende und alle naturwissenschaftlich Interessierten finden in diesem Buch einen Zugang zur Faszination der Astrophysik. Für diejenigen, die weniger mathematisch tief in die Materie einsteigen möchten, können markierte Kapitel auch übersprungen werden. Der Autor wünscht viel Spaß beim Lesen!

Table of Contents

Frontmatter
1. Licht – was ist das eigentlich?
Zusammenfassung
Licht ist die einzige Information, die wir von den Sternen bekommen. Bevor wir uns damit beschäftigen, wie man aus dieser Information physikalische Parameter der Sterne, wie deren Temperatur, Zusammensetzung usw. bestimmen kann, wenden wir uns in diesem Kapitel der Frage zu, was denn Licht physikalisch gesehen eigentlich ist.
Es gab dazu zwei zunächst widersprüchlich erscheinende Theorien:
  • Licht, eine Welle? Was schwingt beim Licht, wie breitet sich eine Welle im leeren Raum aus?
  • Oder besteht Licht aus Teilchen?
Weshalb gab es diese beiden Vorstellungen über Licht? In einigen Experimenten zeigt Licht typische Welleneigenschaften, in anderen jedoch Eigenschaften eines Teilchens. In der Physikgeschichte gab es daher immer wieder Streit über die wahre Natur des Lichtes.
Arnold Hanslmeier
2. Das Licht einsammeln: Teleskope
Zusammenfassung
Das Wort Teleskop setzt sich aus zwei aus dem Griechischen stammenden Begriffen zusammen: tele steht für „fern“, skop bedeutet „schauen“. Mit einem Teleskop kann man weit entfernte Objekte beobachten. Doch wie funktioniert eigentlich ein Teleskop, was sind die wesentlichsten Elemente eines Teleskops? Worauf muss man beim Ankauf eines Teleskops achten?
Darüber hinaus werden wir moderne Großteleskope – sowohl erdgebundene wie im Weltraum befindliche – kennen lernen und erfahren, wie man damit z. B. bis an die entferntesten Galaxien kommt oder Exoplaneten findet.
Arnold Hanslmeier
3. Licht – die Botschaft der Sterne
Zusammenfassung
Astrophysik ist eine Wissenschaft, die auf rein passive Beobachtungen angewiesen ist. Das einzige, was wir von fernen Sternen erhalten, ist deren Strahlung, Teilchen sowie Gravitationswellen. In diesem Abschnitt beschreiben wir die Detektivarbeit der Astrophysiker: Auf welche Weise kann man aus der elektromagnetischen Strahlung der Sterne Informationen ableiten wie z. B.
  • Woraus bestehen Sterne?
  • Wie heiß ist es auf den Sternen?
  • Wie bewegen sich Sterne?
Arnold Hanslmeier
4. Woher kommt das Licht der Sonne?
Zusammenfassung
In diesem Kapitel beschreiben wir, wie unser nächstgelegener Stern, die Sonne, Strahlung produziert bzw. was man aus dieser Strahlung über den Aufbau der Sonne und ihrer Atmosphäre erfahren kann. Vom Studium der Sonne können wir viel über andere Sterne lernen und umgekehrt.
Arnold Hanslmeier
5. Eine Reise in die Vergangenheit
Zusammenfassung
Licht breitet sich mit einer endlichen Geschwindigkeit von 300.000 km/s aus. Dies bedeutet, dass wir bei der Beobachtung weit entfernter Objekte eine Reise in die Frühzeit des Universums machen. Nehmen wir an, das Universum sei statisch, die Abstände zwischen den Galaxien seien konstant. Die Strahlung eines 10 Milliarden Lichtjahre entfernten Objektes benötigte 10 Mrd. Jahre um uns zu erreichen. Wir sehen also das Objekt jetzt so, wie es vor 10 Mrd. Jahren war. Da sich das Universum aber ausdehnt, ist das Objekt in Wirklichkeit weiter als 10 Mrd. Lichtjahre von uns entfernt.
Arnold Hanslmeier
6. Lichtgeschwindigkeit und Relativitätstheorie
Zusammenfassung
Reisen ohne zu altern? Mit Lichtgeschwindigkeit reisen? Geht das überhaupt? Die Relativitätstheorie gibt Antworten auf diese Fragen. Die Grundpostulate der speziellen Relativitätstheorie sind: nichts breitet sich schneller aus als Licht und die Physik ist in allen Inertialsystemen dieselbe. Doch wie bestimmt man überhaupt die Lichtgeschwindigkeit? Was besagt die allgemeine Relativit ätstheorie?Wie kommt es zur Raumzeitkrümmung?Was sind schwarze Löcher und was sind Wurmlöcher? Schließlich sehen wir, wie die Raumkrümmung von der Materiedichte des Universums abhängt.
Arnold Hanslmeier
7. Das dunkle Universum
Zusammenfassung
In diesem Kapitel besprechen wir Materie, die im Gegensatz zu dem, was wir kennen, nicht leuchtet, also keine elektromagnetische Wechselwirkung aufweist. Man spricht hier von der dunklen Materie.
Arnold Hanslmeier
Backmatter
Metadata
Title
Das helle und das dunkle Universum
Author
Arnold Hanslmeier
Copyright Year
2017
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-54242-2
Print ISBN
978-3-662-54241-5
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-54242-2

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