Vorlesung
Grundlagen der Astronomie und Astrophysik II - SS 2018
(für Studierende der Astronomie und Physik, MINT, Ingenieurswissenschaften, sowie alle Studierende der Berliner Universitäten im Wahlbereich)
 
 

Prüfung

Veranstaltungstermine

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Inhalt

Übungen/Aufgaben

Tutoren

Prüfung zur Vorlesung

• Modulabschluss ist eine mündliche Einzelprüfung (ca. 30 - 60 Min. je nach Anzahl der Semester).

• Es kann entweder eine Prüfung über 1 Semester (9 ECTS Punkte, mit Übung 9+3 = 12 ECTS Punkte) oder 2 Semester (2 x 9 = 18 bzw. 2 x 12 = 24 ECTS Punkte) abgelegt werden. Erfolgt die Prüfung nach dem 1. Semester, so kann keine erneute Prüfung über 2 Semester durchgeführt werden. 

• Für Studierende der Fachrichtung Physik (Bachelor) ist die Übung verpflichtend, für andere Studienfächer optional. Die Übung wird durch jeweils einen Studiennachweis (Übungsschein) pro Semester abgeschlossen, der für die Zulassung zur Prüfung Voraussetzung ist.
  

• Prüfungsstoff ist die gesamte Vorlesung (1 bzw. 2 Semester).

• Bei Prüfungsbeginn ist der Studentenausweis vorzulegen, sowie der Prüfungsbogen (je nach Fachrichtung). Bei elektronischer Anmeldung, bitte den  Prüfungsbogen (im Sekretariat erhältlich) ausgefüllt mitbringen, da es sonst zu unnötigen Verzögerungen bei Prüfungsbeginn kommt.
  

• Es werden Verständnisfragen geprüft, sowie kleinere Rechnungen und Abschätzungen von Größenordnungen.
  

• Es wird dringend empfohlen, zusätzlich zu den Folien mindestens ein Lehrbuch zu konsultieren.

• Prüfungsvorbereitung in Gruppen zwecks gegenseitiger Leistungskontrolle ist von Vorteil.

• Kardinalfehler, die zu schlechten Prüfungsergebnissen führen können:
• nicht ausreichende Zeit bei der Prüfungsvorbereitung: der Umfang des Stoffes und die Anzahl der Leistungspunkte erfordern eine entsprechende Vorbereitungszeit; beginnen Sie rechtzeitig!
  
• Auswendiglernen des Prüfungsstoffes führt oft zu "Blackouts" bei der Prüfung; daher ist es besser, auf ein Verständnis des Stoffes hinzuarbeiten; unsere Tutorinnen und Tutoren helfen Ihnen gerne bei Verständnisfragen (bitte Sprechzeiten beachten)
• Lücken im Prüfungsstoff: es ist ein Lotteriespiel mit ungewissem Ausgang, wenn Sie nur einen Teil des Stoffes vorbereiten
• Ignorieren von wichtigen Gleichungen: Gleichungen enthalten kondensiertes Wissen und sind für quantitative Analysen unerlässlich; es werden keine komplizierten Herleitungen erwartet, aber ein Grundverständnis der wesentlichen Gleichungen (s.o.)
• Ignorieren von Größenordnungen: Astrophysik umfasst einen großen Bereich von Längen- und Zeitskalen: Sie sollten größenordnungsmäßige Vorstellungen von den zu beschreibenden Objekten besitzen, um diese in ein Gesamtbild einordnen zu können
  

Prüfungstermine:

• Als erstes müssen Sie sich bei Ihrem Prüfungsamt (möglichst elektronisch) anmelden; nur mit dieser Anmeldung bekommen Sie einen Termin.
  

• Termine zur mündlichen Prüfung sind ausschließlich im Sekretariat EW 8-1 (bei Frau Claudia Kieschke, Tel. 314 - 23734) zu erfragen und dort zu vereinbaren. Öffnungszeiten: Mo - Do: 10 - 14 Uhr, Fr: 10 - 13 Uhr.

• Prüfungstermine im Semester möglich - bitte im Sekretariat EW 8-1 erfragen.

• Wenn Sie einen Prüfungstermin absagen müssen, bitte unbedingt das Sekretariat (und mich per Email) informieren.
  

Beginn der Vorlesung: 19.4.2018, EW 201 14:00 c.t.

Kontakt

Prof. Dr. Dieter Breitschwerdt
Direktor
Zentrum für Astronomie und Astrophysik, Zi 820/821
Tel: +49-30-314-25462; email: breitschwerdt AT astro.physik.tu-berlin.de
Sprechstunde: Do 16:00 - 17:00 und nach Vereinbarung

Die Vorlesung richtet sich an Studierende der Fachrichtung Physik, Mathematik, Chemie und Ingenieurswissenschaften, sowie MINT und Studierende aller Berliner Universitäten mit freiem Wahlfach Astrophysik. Voraussetzung für das Modul sind Grundkenntnisse in Physik und Mathematik. 

Galaktischer Materiekreislauf

• Sternentstehung: Jeans-Masse, Freifallzeit, homologer Kollaps, Protostern, IMF, T Tauri Sterne, Herbig-Haro-Objekte

• Interstellares Medium: Gas, Staub, Heizung, Kühlung, 3-Phasen-Modell, HII-Region, Ionisationsfront, stellarer Wind, Supernova-Überrest, Superblase, galaktische Fontäne

• Aufbau und Entwicklung der Milchstraße: Kinematik der Milchstraße, differentielle Rotation, Oort'sche Konstanten, galaktisches Zentrum, supermassereiche Schwarze Löcher

Globaler Materiekreislauf

• Galaxien: Morphologie, Hubble-Sequenz, Spiralgalaxien, Rotationskurve, Dunkle Materie, Spiraldichtewellenstruktur, Elliptische Galaxien, Zwerggalaxien

• Aktive Galaktische Kerne
• Lokale Gruppe: Verteilung der Galaxien, zwergsphäroidale Galaxien


• Galaxienhaufen: viriale Masse, Intracluster Medium, Metallizität, Temperaturverteilung
• Gravitationslinseneffekt, Einstein-Ringe
  

• Allgemeine Relativtätstheorie: Einstein'sche Feldgleichungen


• Kosmologische Modelle: Kosmologisches Prinzip, Hubble-Gesetz, Friedmann-Lemaitre-Universum
  


• Frühes Universum: Urknall, primordiale Fluktuationen, Inflation, Materie-Antimaterie Asymmetrie


• Strukturbildung: Kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung, hierarchische Strukturbildung


• Dunkle Materie und Dunkle Energie: beschleunigte kosmische Expansion
  

Literatur:

B. W. Carroll, D.A. Ostlie: An Introduction to Modern Astrophysics, Pearson Education Ltd.
H. Karttunen et al.: Fundamentals of Astronomy, Springer
P. Schneider: Einführung in die Extraglaktische Astronomie und Kosmologie, Springer, Berlin
A. Liddle: Einführung in die moderne Kosmologie, Wiley-VCH Verlag
A. Unsöld, B. Baschek: Der neue Kosmos, Springer, Berlin
A. Weigert, H.J. Wendker, L. Wisotzki: Astronomie und Astrophysik, Wiley-VCH Verlag
D. Breitschwerdt (PDF-Folien - werden ständig verbessert und erweitert)

Die Folien der Vorlesung können als passwort-geschützte PDF-Datei herunterladen werden (Letztes UPDATE: 19.7.18). Der Zugang wird in der Vorlesung bekannt gegeben und zeitnah nach der jeweiligen Vorlesung freigeschaltet. Passwort und Benutzername werden in der ersten Vorlesung bekannt gegeben und können später bei den Tutorinnen und Tutoren erfragt werden.

Kapitel 0: Einleitung (3.4 MB)
Kapitel 1: Sternentstehung I (58.9 MB)
Kapitel 2: Interstellare Wolken (2.4 MB)
Kapitel 3: HII-Regionen (2.8 MB)
Kapitel 4: Stellare Winde (3.8 MB)
Kapitel 5: Novae und Supernova-Explosionen (Typ Ia, b, c, II, explosive Nukleosynthese) (44.7 MB)
Kapitel 6: Supernova-Überreste, Gamma-Ray Bursts, Hypernovae und Kollapsare (16.9 MB)
Kapitel 7: [Kosmischer Materiekreislauf (3.5 MB)]
Kapitel 8: [Kosmische Strahlung, Spezielle Relativitätstheorie (3.6 MB)]
Kapitel 9: Milchstraße I: Struktur (Scheibe, Bulge, Halo) (5.3 MB)
Kapitel 10: Milchstraße II: Dynamik der Scheibe (7.9 MB)
Kapitel 11: Milchstraße III: Galaktisches Zentrum (3.6 MB)
Kapitel 12: Galaktische Winde (1.4 MB)
Kapitel 13: Galaxien: Morphologie (3.0 MB)
Kapitel 14: Galaxien: Kugelsternhaufen (6.7 MB)
Kapitel 15: Spiralgalaxien: Tully-Fischer-Relation, Supermassereiche Schwarze Löcher und Dichtewellen-Theorie (20.6 MB)
Kapitel 16: Elliptische Galaxien (5.9 MB)
Kapitel 17: Zwerggalaxien (18.6 MB)
Kapitel 18: Aktive Galaktische Kerne (Seyfert-Galaxien, Radiogalaxien, Blazare) (16.4 MB)
Kapitel 19: Lokale Gruppe (5.3 MB)
Kapitel 20: Galaxienhaufen (Dunkle Materie, Röntgenemission, Gravitationslinsen) (10.0 MB)
Kapitel 21: Großräumige Struktur (Superhaufen, Voids und Surveys) (6.5 MB)
Kapitel 22: Deep Fields: Tiefe Beobachtungen, Protogalaxien (3.7 MB)
Kapitel 23: Urknall, Kosmologische Modelle, Friedmann-Gleichungen, Anfang des Universums, Inflation, primodriale Nukleosynthese, Strukturbildung (8.3 MB)
Kapitel 24: Kosmischer Mikrowellenhintergrund, Anisotropien, Sachs-Wolfe-Effekt, WMAP, PLANCK (5.1 MB)

Begleitend zur Vorlesung gibt es einen mathematisch-physikalischen Teil, der wichtige Grundbegriffe zum Vorlesungsstoff rekapituliert. Dies ersetzt aber weder den Besuch der Vorlesung noch den Blick in ein Lehrbuch! 

Mathematisch-Physikalische Grundlagen zur Vorlesung I: Einleitung (3.1 MB)
Mathematisch-Physikalische Grundlagen zur Vorlesung II: Einleitung (2.9 MB)

Hier gibt es für Lehrzwecke einige Movies zum Herunterladen (Copyrights beachten)!
Die Formate sind unterschiedlich (für manche ist ein Flash Video Player erforderlich).

Supernova-Explosion (Crab) (Animation mpg): 2.3 MB
Supernova-Explosion (Animation mit Überblendung; mpg): 6.5 MB
Gamma-Ray-Burst (Kollapsar):mpg: 3 MB
HST (zoom in) Antennen-Galaxie: mpg: 3 MB
Neutronenstern Merger mit Schwarzem Loch: mpg: 4.2 MB
Wechselwirkung von Galaxien und Vergleich mit Beobachtungen: mpg: 1.4 MB

Es ist davon auszugehen, dass die Folien noch Fehler enthalten. Sie können zur Verbesserung  beitragen,  indem Sie mir diese mitteilen.

Übungen/Aufgaben

Übungsbetrieb:
Zur Vorlesung finden einmal wöchentlich Übungen statt. Es müssen Aufgaben zur Vertiefung des Vorlesungsstoffes gerechnet werden, im Wechsel mit praktischen Übungen.
Beginn der Übungen ist in der zweiten Vorlesungswoche.
Anmeldung bis 19.4.17 18:00:00 durch das Moses-Benutzerkonto unter https://moseskonto.tu-berlin.de/moseskonto/

Die Ausgabe der Übungsaufgaben erfolgt spätestens eine Woche vor der Übung. Die Aufgaben werden in der darauffolgenden Woche besprochen.

Es sind mindestens 65% der Übungsaufgaben richtig zu lösen.

Tutorinnen und Tutoren:

Alle organisatorischen Fragen zu Übung und Vorlesung beantworten die Tutoren. Mitverantwortlich für die Übungen ist Frau Dr. Beate Patzer (Email: patzer AT astro.physik.tu-berlin.de).