Heikki Oja

The Interstellar Medium

Although most of the mass of the Milky Way Galaxy is condensed into stars, interstellar space is not completely empty. It contains gas and dust, in the form both of individual clouds and of a diffuse medium. Interstellar space typically contains about one gas atom per cubic centimetre and 100 dust particles per cubic kilometre.

Objects of the Solar System

Our solar system contains eights planets orbiting the Sun, dwarf planets, asteroids, comets and meteors, as well satellites orbiting planets and smaller ring particles. In this chapter the properties of these different object are discussed.

Photometric Concepts and Magnitudes

Most astronomical observations utilize electromagnetic radiation in one way or another. We can obtain information on the physical nature of a radiation source by studying the energy distribution of its radiation. We shall now introduce some basic concepts characterizing electromagnetic radiation.

Binary Stars and Stellar Masses

Quite often, two stars may appear to be close together in the sky, although they are really at very different distances. Such chance pairs are called optical binary stars. However, many close pairs of stars really are at the same distance and form a physical system in which two stars are orbiting around each other. Less than half of all stars are single stars like the Sun. More than 50% belong to systems containing two or more members. In general, the multiple systems have a hierarchical structure: a star and a binary orbiting around each other in triple systems, two binaries orbiting around each other in quadruple systems. Thus most multiple systems can be described as binaries with several levels.

The Solar System

The solar system consists of a central star, called the Sun, nine planets, dozens of moons, thousands of minor planets, and myriads of comets and meteoroids. The planets in order from the Sun are: Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, and Pluto.

Innerer Aufbau der Sterne

Sterne sind riesige Gaskugeln, deren Massen die der Erde um das Tausend- bis Millionenfache ubertreffen. Ein Stern wie die Sonne kann fur Milliarden von Jahren unverandert strahlen. Dies zeigen die Untersuchungen zur Fruhgeschichte der Erde, welche ergaben, das sich die von der Sonne abgestrahlte Energiemenge wahrend der letzten 4 Milliarden Jahre nicht wesentlich geandert hat. Uber eine solche Zeitspanne mus das in einem Stern herrschende Gleichgewicht stabil bleiben.

Doppelsterne und Sternmassen

Sehr oft stehen zwei Sterne am Himmel nahe beieinander, obwohl sie sich in Wirklichkeit in sehr unterschiedlichen Entfernungen befinden. Solche Zufallspaare werden optische Doppelsterne genannt. Auf der anderen Seite stehen viele enge Paare von Sternen tatsachlich in gleichem Abstand zu uns und bilden ein physikalisches System, in dem die zwei Sterne einander umkreisen. Weniger als die Halfte aller Sterne sind Einzelsterne wie die Sonne. Mehr als 50% gehoren zu den Systemen, die zwei oder mehr Mitglieder enthalten. Im allgemeinen haben die Mehrfachsysteme eine hierarchische Struktur: Ein Stern und ein Doppelstern umkreisen einander in Dreifachsystemen, zwei Doppelsterne umkreisen einander in Vierfachsystemen. Deshalb konnen die meisten Mehrfachsysteme als Doppelsterne verschiedenen Grades beschrieben werden.

Das interstellare Medium

Obwohl die meiste Masse im Milchstrasensystem in den Sternen enthalten ist, ist der interstellare Raum nicht vollkommen leer. Er enthalt Gas und Staub. Beide Bestandteile sind teilweise diffus verteilt, teilweise in einzelnen Wolken konzentriert. Typisch fur den interstellaren Raum ist eine mittlere Dichte von einem Gasatom pro Kubikzentimeter und einem Staubteilchen in 100000 Kubikzentimetern.

Sternhaufen und Assoziationen

Einige Ansammlungen von Sternen konnen am Himmel mit dem blosen Auge bemerkt werden. Genauere Untersuchungen machen deutlich, das es sich tatsachlich um eigenstandige Anhaufungen im Raum handelt. Solche offenen Sternhaufen sind z. B. die Plejaden im Taurus und die Hyaden um Aldebaran, dem hellsten Stern im Taurus. Fast alle Sterne des Sternbildes Coma Berenices sind ein offener Sternhaufen. Viele Objekte, die mit dem blosen Auge nebelhaft und flachenformig erscheinen, werden bei Beobachtung mit Teleskopen als offene Sternhaufen erkannt. Dazu gehoren z. B. die Praesepe im Sternbild Krebs und der Doppelhaufen h und χ im Perseus (Abb. 17.1). Neben den offenen Haufen sind einige scheinbar nebelhafte Ojekte sehr dichte Kugelhaufen wie z. B. im Herkules und in Canes Venatici (Abb. 17.2).

Photometrie und Helligkeiten

Die meisten astronomischen Beobachtungen nutzen in der einen oder anderen Art und Weise die elektromagnetische Strahlung. Aus dem Studium der Energieverteilung der Strahlung konnen wir Informationen uber die physikalische Natur der Strahlungsquelle gewinnen. Deshalb sollen als nachstes einige grundlegende Eigenschaften der elektromagnetischen Strahlung erlautert werden.