Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

460 INHALTSVERZEICHNIS
2 Gravitation 131
2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
2.2 Mechanik und Newtonsche Gravitationstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
2.2.1 Die Keplerschen Gesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
2.2.2 Streuung: Die Rutherford-Formel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
2.3 Die Massenhierarchie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
2.3.1 Mitglieder des Sonnensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
2.3.2 Die Masse der Galaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
2.3.3 Das Zweikörperproblem: Doppelsterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
2.3.4 Massenbestimmung in Doppelsternsystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
2.3.5 Die ISM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
2.3.6 Relativistische ISM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
2.4 Die Masse des Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
2.4.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
2.4.2 Die Dynamik des Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
2.4.3 Zum Nachschlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
2.4.4 Von Newton zu Einstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.4.5 Die Bewegungsgleichung des Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
2.4.6 Die Massendichte des Universums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
3 Kernphysik: Altersbestimmung 185
3.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
3.2 Problembestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
3.3 Altersbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
3.3.1 Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
3.3.2 Halbwertszeit radioaktiver Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
3.3.3 Die kosmische Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
3.4 Sternentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
3.4.1 Sternentwicklungszeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
3.4.2 Einzelsterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
3.4.3 Abkühlen Weißer Zwerge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
3.4.4 Das Alter von Pulsaren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
3.4.5 Doppelsterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
3.4.6 Das Relaxationsalter der Kugelsternhaufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
3.4.7 Das Evaporationsalter der Kugelsternhaufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
3.4.8 Das Alter des Universums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
4 Thermodynamik: Temperatur 211
4.1 Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
4.1.1 Leuchtkraft und Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
4.1.2 Das Spektrum der Linien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
4.1.3 Unerwartete Entdeckungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
4.2 Strahlung und ihre Quellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
4.2.1 Strahlungserzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
4.2.2 Klassische Dispersionstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
4.2.3 Hohlraumstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
4.2.4 Quantenmechanik der Absorption und Dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . 243
4.2.5 Quellen: Thermodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
4.2.6 Nichtthermische Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258