Grundlagen der Astronomie und Astrophysik II - SS 2021
(für Studierende der Astronomie und Physik, MINT, Ingenieurswissenschaften, sowie alle Studierende der Berliner Universitäten im Wahlbereich)

Achtung: Online-Vorlesung im SS 21!
Bitte melden Sie sich an, auch wenn Sie noch nicht sicher sind, ob Sie den Kurs bis zuende machen wollen!

Zur Teilnahme gehen Sie wie folgt vor:
1. Anmeldung VOR der Vorlesung bei
sekretariat@astro.physik.tu-berlin.de 
unter Angabe von a) Name, Vorname, b) Email-Adresse, c) Studiengang, d) Matrikel-Nr
2. Sekretariat verschickt an (berechtigte) Teilnehmer Zugangsdaten (Passwort, Adresse für Live Stream etc.)
3. Installieren von zoom (kostenloser Downlowad beim Anbieter; Sie müssen sich nicht registrieren und benötigen kein Konto!) für Ihr Betriebssystem (Windows, Mac, Linux etc.)
4. Starten von zoom und mit Zugangsdaten zum Live-Stream anmelden

Teilnahme zu den Übungen erfolgt wie bisher durch Anmeldung über das Moses-System bis 14.4.21 18:00

Prüfung

Veranstaltungstermine

Kontakt

Inhalt

Übungen/Aufgaben

Tutoren

Prüfung zur Vorlesung

• Achtung: Aufgrund der COVID-19-Epidemie finden jetzt Prüfungen im virtuellen Raum statt!!!
  
• Präsenzprüfungen werden bis auf Weiteres keine angeboten.
  
• Bei Zugang zu SAP bitte dort wie bisher und im Sekretariat anmelden, andernfalls direkt über das Sekretariat.
  

• Studierende ab dem WS18/19, die nach der neuen Studienprüfungsordnung (StuPO) studieren, in der der Wahlbereich von 24 auf 20 ECTS-Punkte verkürzt wurde, erhalten je Semester 7 ECTS-Punkte für die Modulprüfung (Vorlesungsstoff) und 3 ECTS-Punkte für die Übungen, d.h. maximal 10 ECTS-Punkte pro Semester

• Studierende, die vor dem WS18/19 immatrikuliert wurden können nach der alten StuPO 9 ECTS-Punkte für die Modulprüfung und 3 ECTS-Punkte für die Übung pro Semester erhalten
   
• Modulabschluss ist eine mündliche Einzelprüfung, die ca. 30 - 60 Min. (je nach Anzahl der Semester) nach der alten StuPO, bzw. 25 - 45 Min. nach der neuen StuPO, dauert

• Es sollte entweder eine Prüfung über 1 Semester (9 bzw. 7 ECTS-Punkte, mit Übung 9+3 = 12-ECTS Punkte, bzw. 7 + 3 = 10-ECTS-Punkte) oder eine über 2 Semester (2 x 9 = 18 bzw. 2 x 12 = 24 ECTS Punkte, oder 2 x 7 = 14 bzw. 2 x 10 = 20 ECTS-Punkte 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 (ggf. 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.

• Studierende mit Zugang zum SAP-System können dort angebotene Prüfungstermine einsehen und belegen.
  
• Mit Rückicht auf Ihre Kommilitoninnen und Kommilitonen, belegen Sie nur Prüfungstermine, die Sie auch einhalten können, da sie sonst für andere Studierenden blockiert sind und ausfallen müssen.
  

• Für Studierende von anderen Fachrichtungen oder anderen Universitäten, die keinen elektronischen Zugang haben, erfolgt die Terminvergabe zur mündlichen Prüfung ausschließlich im Sekretariat EW 8-1 (bei Frau Claudia Kieschke, Tel. 314 - 23734 bzw. deren Vertretung. Öffnungszeiten: Mo - Do: 10 - 14 Uhr, Fr: 10 - 13 Uhr.)
• 
  
• Prüfungsanmeldungen oder Terminanfragen direkt bei mir werden - mit der Bitte um Verständnis - nicht berücksichtigt.

• Prüfungstermine sind auch im Semester möglich
  

• Wenn Sie einen Prüfungstermin absagen müssen, bitte unbedingt auch das Sekretariat (und mich per Email) informieren, falls keine elektronische Anmeldung erfolgt ist
  

Beginn der Vorlesung: 12.4.2021, Online, Anmeldung über ISIS

Kontakt/Sprechstunde

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 heruntergeladen werden (Letztes UPDATE: 22.7.21). Der Zugang wird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben und zeitnah nach der jeweiligen Vorlesung freigeschaltet. Passwort und Benutzername können später bei den Tutorinnen und Tutoren erfragt werden.

Die Folien (incl. Bild- und Vidoematerial) dienen zur Untestützung der Lehre und dürfen unter keinen Umständen an Dritte weiter gegeben (und auch nicht per Email verschickt) werden. Es wird keinerlei Haftung im Falle einer Verletzung übernommen!

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 22.4.20 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).