Die Entfernung der Galaxie M100

Die Helligkeit der Delta-Cephei-Sterne variiert periodisch. Eine bestimmte Periodenlänge entspricht dabei einer ganz bestimmten mittleren Strahlungsleistung. Diese wiederum ergibt zusammen mit der scheinbaren Helligkeit die Entfernung. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die Entfernungsskala mithilfe von solchen Cepheiden geeicht wurde, deren Entfernung auf ganz unabhängige Weise ermittelt werden kann. In diesem Zusammenhang spielt die in der Unterrichtseinheit Die Entfernung der Supernova SN 1987A bestimmte Entfernung zur Supernova in der Großen Magellanschen Wolke eine Schlüsselrolle: In dieser findet man nämlich sehr viele veränderliche Sterne vom Typ Delta Cephei, deren Entfernungsskala mithilfe der Supernova mit bisher nicht gekannter Präzision geeicht werden kann. Neben den Arbeitsmaterialien und Aufgabenstellungen für die Schülerinnen und Schüler stellen wir im geschützten Downloadbereich auch eine Handreichung für Lehrkräfte mit weiteren ausführlichen Informationen zur Verfügung.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

• die Ursachen des Lichtwechsels von Delta-Cephei-Sternen verstehen.
• Lichtkurven von Cepheiden auswerten und mithilfe dieser "Standard-Kerzen" die Entfernung von M100 bestimmen.
• dazu angeregt werden, den Namensgeber der Cepheiden im Sternbild Kepheus oder andere Cepheiden selbst zu beobachten.

Kurzinformation

Didaktisch-methodischer Kommentar

Obwohl in den Details durchaus kompliziert, sind die Prinzipien der Entfernungsbestimmungen einfach genug, um von Schülerinnen und Schülern der Oberstufe verstanden und angewandt werden zu können. Aus der Mathematik werden in dieser Unterrichtseinheit lediglich Kenntnisse über den dekadischen Logarithmus vorausgesetzt.

• Die kosmische Entfernungsskala
  Methoden der Entfernungsbestimmung: Schülerinnen und Schüler erklimmen zwei Stufen der kosmischen Entfernungsleiter.
• Informationen und Materialien zur Entfernungsberechnung von M100
  Wie entsteht der Lichtwechsel der Cepheiden-Veränderlichen? Welche Eigenschaften machen sie zu Entfernungsindikatoren?

Download

Arbeitsmaterialien

Informationen für Lehrerinnen und Lehrer

• Lehrerhandreichung - Die Entfernung der Galaxie M100
  Damit Ihre Schülerinnen und Schüler die Berechnungen auch tatsächlich selbst erarbeiten, stellen wir die Lehrerhandreichung nur im Bereich "Mein LO" zur Verfügung.
  

Internetadressen

• hubblesite.org: Cepheid Variable Star in Galaxy M100
  Informationen auf der Website des Hubble Space Telescope und Bildmaterialien zum Download
• astroex.org: Entfernungsbestimmung von M100
  Hier finden Sie eine Variante des Projektes zur Bestimmung der Entfernung von M100 mit Cepheiden im Unterricht.

Literatur

• Freedman, W.L., Madore, B.F., Mould, J.R. und andere
  Distance to the Virgo cluster galaxy M100 from Hubble Space Telescope observations of Cepheids, Nature 371 (1994) 757-762
• Gaposhkin, S. I.
  The Large Magellanic Cloud: Its Topography of 1830 Variable Stars, Smithsonian Institution Astrophysical Observatory Special Report Nr. 310, Cambridge (MA) 1970

Informationen zu den Autoren

Prof. Dr. Karl-Heinz Lotze ist Leiter der Arbeitsgruppe Fachdidaktik der Physik und Astronomie an der Physikalisch-Astronomischen Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

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

Dr. André Diesel ist Diplom-Biologe und Fachredakteur für Naturwissenschaften im Projekt "Naturwissenschaften entdecken!".

• Mehr Informationen im Autorenverzeichnis
  Hier können Sie Kontakt mit Herrn Dr. Diesel aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit weiteren Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

Kommentare zu dieser Unterrichtseinheit

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