Wissenschaftliche Referenz

Astrophysikalisches & Kosmologisches Lexikon

Durchsuche grundlegende Konzepte, mathematische Formulierungen und Beobachtungsbegriffe der modernen Astronomie, Astrophysik und Allgemeinen Relativitätstheorie.

Akkretionsscheibe

Astrophysik

Eine rotierende, abgeflachte Struktur aus Gas, Plasma und Staub, die einen massiven Zentralkörper wie einen Protostern, Weißen Zwerg, Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch umkreist und durch gravitative Scherviskosität erhitzt wird.

L_{acc} = \eta \dot{M} c^2

Beobachtungsbeispiel: Das supermassive Schwarze Loch M87* wird von einer relativistischen Akkretionsscheibe angetrieben, die intensive Synchrotronstrahlung aussendet.

Albedo

Planetenforschung

Der Bruchteil der einfallenden solarer elektromagnetischen Strahlung, der von der Oberfläche oder Atmosphäre eines Himmelskörpers reflektiert wird, gemessen auf einer dimensionslosen Skala von 0 (perfekter Absorber) bis 1 (perfekter Reflektor).

A = \frac{\Phi_{reflected}}{\Phi_{incident}}

Beobachtungsbeispiel: Enceladus weist aufgrund seiner frisch abgelagerten, reinen Wassereisoberfläche eine außergewöhnliche geometrische Albedo von 0,99 auf.

Astronomische Einheit (AE)

Orbitalmechanik

Eine standardisierte Längeneinheit, die genau auf 149.597.870.700 Meter (~149,6 Millionen km) festgelegt ist und den mittleren Abstand vom Mittelpunkt der Erde zum Mittelpunkt der Sonne darstellt.

1 \text{ AU} = 1.495978707 \times 10^{11} \text{ m}

Beobachtungsbeispiel: Voyager 1 operiert derzeit in einer interstellarschen Entfernung von über 163 AE von der Sonne.

Baryonische akustische Oszillationen (BAO)

Kosmologie

Periodische Dichteschwankungen der sichtbaren baryonischen Materie, die durch akustische Schallwellen verursacht wurden, welche sich vor der Rekombination bei z ≈ 1100 durch das heiße, relativistische Plasma des frühen Universums ausbreiteten.

r_s = \int_0^{t_{rec}} \frac{c_s(1)}{a(t)} dt

Beobachtungsbeispiel: Durchmusterungen wie DESI nutzen den 150-Megaparsec-BAO-Schallhorizont als kosmologisches Standardlineal, um dunkle Energie zu kartieren.

Chandrasekhar-Grenze

Astrophysik

Die maximal mögliche Masse für einen stabilen, elektronenenarteten Weißen Zwergstern, bevor der Gravitationskollaps den Elektronenenartungsdruck überwindet und eine Supernova vom Typ Ia oder den Kollaps zu einem Neutronenstern auslöst.

M_{Ch} \approx 1.44 M_\odot

Beobachtungsbeispiel: Kohlenstoff-Sauerstoff-Weiße Zwerge in Doppelsternsystemen, die Masse von einem Begleiter über 1.44 Sonnenmassen akkretierten, explodieren als Standardkerzen-Supernovae vom Typ Ia.

Koronograf

Instrumentierung

Ein spezialisiertes optisches Gerät, das in astronomische Teleskope integriert ist und dazu dient, das blendende direkte Licht eines Wirtssterns zu verdecken (blockieren), damit schwache umkreisende Exoplaneten oder zirkumstellare Trümmerscheiben aufgelöst werden können.

Beobachtungsbeispiel: Das Nancy Grace Roman Space Telescope verwendet einen aktiven Koronografen mit verformbarem Spiegel, der zu einer Sternenlichtunterdrückung von 10⁻⁹ fähig ist.

Ereignishorizont

Astrophysik

Die Grenzfläche in der Raumzeit, die eine Schwarze-Loch-Singularität umschließt und jenseits derer die Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit überschreitet, wodurch einwärts gerichtete kausale Trajektorien irreversibel werden.

R_s = \frac{2GM}{c^2}

Beobachtungsbeispiel: Der Schwarzschild-Ereignishorizontradius von Sagittarius A* (4,15 Millionen Sonnenmassen) erstreckt sich über etwa 12,3 Millionen Kilometer.

Gravitationslinseneffekt

Kosmologie

Die Ablenkung elektromagnetischer Strahlung um massereiche Vordergrundgalaxien, Galaxienhaufen oder Dunkle-Materie-Halos gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie, wodurch vergrößerte Bögen, Mehrfachbilder und Einsteinringe entstehen.

\theta_E = \sqrt{\frac{4GM}{c^2}\frac{D_{LS}}{D_L D_S}}

Beobachtungsbeispiel: Das JWST-Tiefenfeld SMACS 0723 nutzt die enorme Masse eines Vordergrund-Galaxienhaufens, um Hintergrundgalaxien zu vergrößern, die vor 13,1 Milliarden Jahren entstanden sind.

Heliopause

Orbitalmechanik

Die theoretische äußere Grenze der Heliosphäre, an der der nach außen gerichtete dynamische Druck des Sonnenwindes den nach innen gerichteten Druck des lokalen interstellaren Mediums (LISM) ausgleicht.

Beobachtungsbeispiel: Voyager 1 überquerte die Heliopause im August 2012 in einer Entfernung von 121,6 AE in den unberührten interstellaren Raum.

Lagrange-Punkte

Orbitalmechanik

Fünf Gleichgewichtspositionen in einer Orbitalkonfiguration, in der sich die Gravitationskräfte zweier großer Himmelskörper (z. B. Erde und Sonne) mit der Zentrifugalkraft verbinden, um einen stabilen oder quasistabilen Parkplatz für eine kleinere Masse zu schaffen.

Beobachtungsbeispiel: Das James-Webb-Weltraumteleskop umkreist den Lagrange-Punkt L2 des Sonne-Erde-Systems 1,5 Millionen Kilometer hinter der Erde.

Rotverschiebung (z)

Kosmologie

Die relative Verschiebung spektraler Absorptions- oder Emissionslinien zu längeren Wellenlängen hin, verursacht durch kosmologische Metrikexpansion, relativistische Doppler-Geschwindigkeit oder intensive Gravitationspotentialtöpfe.

z = \frac{\lambda_{obs} - \lambda_{emit}}{\lambda_{emit}} = \frac{a(t_{obs})}{a(t_{emit})} - 1

Beobachtungsbeispiel: Die Galaxie JADES-GS-z14-0 wurde bei z = 14,32 beobachtet, wodurch ihre ultraviolette Lyman-Kanten-Emission in das Infrarotspektrum verschoben wurde.

Transitmethode

Astrophysik

Eine Beobachtungsmethode zum Nachweis von Exoplaneten durch Messung periodischer, winziger Einbrüche des von einem Stern empfangenen Gesamtlichtstroms, während ein umlaufender Planet einen Teil der Sternscheibe verfinstert.

\frac{\Delta F}{F} \approx \left(\frac{R_p}{R_\star}\right)^2

Beobachtungsbeispiel: Die Kepler- und TESS-Missionen der NASA nutzten die Transitmethode, um Tausende von Planetensystemen zu entdecken.