Krebsnebel - Radialgeschwindigkeit und Entfernung

Wenn massereiche Sterne das Ende ihres Lebens erreichen und sich das verfügbare Brennmaterial dem Ende neigt, dann explodieren sie in einer Supernova. Am 4. Juli 1054 beobachteten die Hofastronomen des chinesischen Kaisers im Sternbild "Stier" eine solche gigantische Explosion. Sie war so hell, dass sie sogar tagsüber zu sehen war. Im 18. Jahrhundert haben Astronomen am Himmel an derselben Stelle einen sehr lichtschwachen und diffusen Nebelfleck entdeckt - die Explosionswolke der Supernova aus dem Jahr 1054. In den ersten Zeichnungen ähnelte der Nebel einem Krebs, daher erhielt er seinen Namen.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

• den Doppler-Effekt anwenden.
• Messdaten analysieren.
• Geschwindigkeiten aus den Messdaten mithilfe des Doppler-Effekts berechnen.
• die Größe des Krebsnebels berechnen.

Kurzinformation

Didaktisch-methodischer Kommentar

Der Dopplereffekt bewirkt eine Aufspaltung der Emissionslinien des Krebsnebels. Mithilfe seines Emissionsspektrums können Schülerinnen und Schüler die Radialgeschwindigkeit des Nebels berechnen. Die Radialgeschwindigkeit wird zwar durch die Gravitationskraft der Nebelmaterie gebremst. Dieser Effekt ist jedoch so gering, dass man ab dem Zeitpunkt der Explosion von einer konstanten Radialgeschwindigkeit ausgehen kann. Da durch die chinesischen Aufzeichnungen genau bekannt ist, wann die Sternexplosion erfolgte, lässt sich bei bekannter Ausdehnungsgeschwindigkeit die Größe des Nebels errechnen. Mithilfe der Winkelausdehnung kann schließlich die Entfernung des Krebsnebels von der Erde bestimmt werden.

• Bestimmung der Radialgeschwindigkeit
  Aufnahme und Auswertung des Spektrums werden skizziert. Mit einem Arbeitsblatt können Lernende die Radialgeschwindigkeit und die Größe des Nebels berechnen.
• Bestimmung der Entfernung zum Krebsnebel
  Mithilfe der Radialgeschwindigkeit und dem Zeitpunkt der Supernovaexplosion berechnen Schülerinnen und Schüler die Entfernung des Nebels.

Download

Arbeitsmaterialien und Informationen zum Projekt

Lösungen zu den Arbeitsblättern

• Krebsnebel - Lösungen
  Damit die Lernenden die Lösungen selbst erarbeiten, stellen wir Ergebnisse und Lösungsvorschläge im Bereich "Mein LO" zur Verfügung.

Informationen zum Autor

Benedikt Gröver ist Schüler der Jahrgangsstufe 13 an der Lore-Lorentz Schule in Düsseldorf und belegt dort den Bildungsgang mit einer Doppelqualifikation zum Physikalisch - technischen Assistenten mit Allgemeiner Hochschulreife. Sein hier vorgestellter Jugend-forscht-Beitrag wurde von Heinrich Kuypers betreut.

• Mehr Infos im Autorenverzeichnis
  Hier können Sie Kontakt mit Herrn Gröver aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit allen Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

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