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.
CCD-Fotometrie an offenen galaktischen Sternhaufen
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.
- Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co. / Mathematik / Rechnen & Logik / Physik / Astronomie
- Sekundarstufe II
- je nach Vorkenntnissen und Tiefe der Behandlung 6-12 Stunden
- Experiment, Projekt, Software
- 1 Arbeitsmaterial
Beschreibung der Unterrichtseinheit
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.
- Fachliche Voraussetzungen
Helligkeiten der Sterne in verschiedenen sichtbaren Spektralbereichen - Hinweise zur Technik
Auswahl der untersuchten Sternhaufen und Hinweise zur technischen Ausrüstung - Konstruktion der Farben-Helligkeits-Diagramme
Informationen zur Software WinStarFinder und zur Korrektur der FHDs - Auswertung der Farben-Helligkeits-Diagramme
Exemplarische Auswertung der FHDs für NGC 1960 - Vergleiche einiger FHDs und Fehlerdiskussion
Ergebnisbeispiele und Faktoren, die die Genauigkeit der Ergebnisse beeinträchtigen
Unterrichtsmaterial "CCD-Fotometrie" zum Download
- ccd_fotometrie_sternhaufen.zip
Ausführliche Projektbeschreibung, CCD-Bilder (zu betrachten mit der Software ST6-CCDOPS), Farben-Helligkeits-Diagramme und Software (WinStarFinder, ST6-CCDOPS); Hinweis: Der Ordner, der die Datei WINSTARFINDER.EXE enthält, muss auf dem Desktop (oder auf einer CD im CD-Laufwerk) liegen, damit das…
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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.
Internetadressen
- Projekt FHD: Farben-Helligkeits-Diagramme
Ausführliche Beschreibung des CCD-Fotometrie-Projekts der Astro-AG des Kopernikus-Gymnasiums Wissen auf der Website der Sternwarte Betzdorf. - “WEBDA Database of Open Clusters” von Jean-Claude Mermilliod und Ernst Paunzen
Hier finden Die die zum Kalibrieren der Apparatur unter WinStarFinder notwendigen Daten von Vergleichssternen. - Von der Geburt bis zum Tod der Sterne
Ein Artikel von Klaas S. de Boer auf der Website des Argelander-Instituts für Astronomie der Universität Bonn. - Das Hertzsprung-Russell-Diagramm und das Maß der Sterne
Artikel von Klaas S. de Boer auf der Website des Argelander-Instituts für Astronomie der Universität Bonn, veröffentlicht in Astronomie + Raumfahrt 38 (6/2001)
Zusatzinformationen
- Literatur und Links
Literaturhinweise und Internetadressen zur CCD-Fotometrie an offenen galaktischen Sternhaufen
Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial
| Thema | CCD-Fotometrie an offenen galaktischen Sternhaufen |
|---|---|
| Autor | Peter Stinner |
| Fächer | Astronomie-AGs, Physik |
| Zielgruppe | Jahrgangsstufen 11-13 |
| Zeitraum | je nach Vorkenntnissen und Tiefe der Behandlung 6-12 Stunden |
| Technische Voraussetzungen | Computer (WinStarFinder läuft nur unter Windows) mit Internetzugang für Einzel- oder Partnerarbeit, Taschenrechner; Teleskop, Kamera, Filter (siehe Hinweise zur Technik) |
| Software | WinStarFinder (enthalten im Downloadpaket dieser Unterrichtseinheit), CCDOPS, Bildbearbeitungssoftware |
