CCD-Fotometrie an offenen galaktischen Sternhaufen

Unterrichtseinheit

Aus Farben-Helligkeits-Diagrammen lassen sich Aussagen über Zustand und Entwicklung offener Sternhaufen ableiten. Mit der kostenfreien Software WinStarFinder werden aus CCD-Bildern offener Sternhaufen unserer Galaxis Farben-Helligkeits-Diagramme erstellt, aus denen dann Alter und Entfernung der Sternhaufen mit schulischen Mitteln bestimmbar sind.

  • Astronomie / Physik
  • Sekundarstufe II
  • je nach Vorkenntnissen und Tiefe der Behandlung 6-12 Stunden
  • Experiment, Projekt, Software
  • 1 Arbeitsmaterial

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Im Rahmen des Seminarfachs Astrophysik wurde am Kopernikus-Gymnasium in Wissen (Sieg) das CCD-Fotometrie-Projekt ?Farben-Helligkeits-Diagramme (FHDs) offener Sternhaufen? durchgeführt. Ziele des Projekts waren die möglichst eigenständige Gewinnung und Auswertung der FHDs von acht galaktischen offenen Sternhaufen. Die von Fabian Bieler für diesen Zweck entwickelte Software WinStarFinder extrahiert aus CCD-Bildern von Sternhaufen in den Farbfilterbereichen B (blau) und V (visuell/grün), die in der Schulsternwarte gewonnen wurden, die zur Konstruktion der FHDs notwendigen Daten. Aus den FHDs ergaben sich dann Alter und Entfernung der Sternhaufen. Die zum Nachvollziehen des Projekts erforderlichen CCD-Bilder, die Auswertesoftware WinStarFinder und eine ausführliche Anleitung werden hier zur Verfügung gestellt.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Das Projekt vermittelt fundierte Einblicke in grundlegende Techniken zur Gewinnung und Auswertung astronomischer und physikalischer Daten. Insbesondere wird die überragende Bedeutung des Farben-Helligkeits-Diagramms (FHD) beziehungsweise des Hertzsprung-Russell-Diagramms (HRD) für Erforschung und Beschreibung der Sternentwicklung erfahrbar gemacht. Je nach Interessenlage, Fähigkeiten und Fertigkeiten, können sich die beteiligten Schülerinnen und Schüler mit unterschiedlicher Intensität in ein oder mehrere Teile des Projekts einbringen. Sie erhalten damit die Möglichkeit, wahldifferenziert und weitgehend lehrerunabhängig zu arbeiten.

Unterrichtsmaterial "CCD-Fotometrie" zum Download

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die Bedeutung von Farben-Helligkeits-Diagrammen zur Erforschung und Beschreibung der Sternentwicklung erfahren.
  • das für die astrophysikalische Forschung bedeutsame Verfahren der Mehrfarben-CCD-Fotometrie kennen lernen und praktizieren.
  • die in CCD-Bildern enthaltenen Informationen mit geeigneter Software extrahieren.
  • erfahren, wie Licht auf dem Weg durch die Galaxis seine Eigenschaften ändert (Extinktion, Rötung).
  • aus Farben-Helligkeits-Diagrammen von Sternhaufen Alter und Entfernung der Sternhaufen ermitteln.
  • verstehen, warum die Messwerte "Alter" und "Entfernung" mit zum Teil erheblichen Fehlern behaftet sind.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaCCD-Fotometrie an offenen galaktischen Sternhaufen
AutorPeter Stinner
FächerAstronomie-AGs, Physik
ZielgruppeJahrgangsstufen 11-13
Zeitraumje nach Vorkenntnissen und Tiefe der Behandlung 6-12 Stunden
Technische VoraussetzungenComputer (WinStarFinder läuft nur unter Windows) mit Internetzugang für Einzel- oder Partnerarbeit, Taschenrechner; Teleskop, Kamera, Filter (siehe Hinweise zur Technik)
SoftwareWinStarFinder (enthalten im Downloadpaket dieser Unterrichtseinheit), CCDOPS, Bildbearbeitungssoftware

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