Diese Seminararbeit im Fach Physik befasst sich mit dem noch relativ unerforschten Bereich der Pulsare und nimmt hierbei Bezug auf:
- die Entstehung/Entwicklung von Sternen
- den mathematischen Nachweis von dessen Magnetflussdichte und physikalischen Eigenschaften
- die Bedeutung der Periodenlänge
- andere Formen von Pulsaren und Sternsystemen
- eine DIY Simulation der Magnetfeldlinen und -stärke
- einen künstlerischen Aspekt(unter anderem mit einem physikalischen Simulationsprogramm)
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Pulsare
2.1. Was sind Pulsare? Lebenszyklus der Sterne
2.2. Das Magnetfeld
2.3. Aufbau und Eigenschaften
2.4. Periodendauer
2.5. Unregelmäßigkeiten in den Perioden
2.6. Millisekundenpulsare/Doppelsternsysteme
3. Experiment
3.1. Aufbau
3.2. Messwerte
3.3. Folgerung, Anmerkungen (und Fehleranalyse)
4. Künstlerischer Bezug
5. Schlusswort
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, die physikalischen Phänomene von Pulsaren – als Endstadium von Sternen – zu erläutern und durch ein vereinfachtes physikalisches Modell sowie einen künstlerischen Bezug zu veranschaulichen.
- Lebenszyklus und Entstehung von Sternen und Neutronensternen
- Physikalische Eigenschaften von Pulsaren, insbesondere Magnetfelder
- Experimentelle Simulation der Magnetfeldstrukturen von Pulsaren
- Künstlerische Interpretation von Magnetfeldern und astronomischen Objekten
Auszug aus dem Buch
2.2. Das Magnetfeld
Da nun alle genaueren Vorgänge zur Entstehung von Pulsaren angesprochen wurden, wird ein wichtiges Merkmal gründlicher thematisiert: das Magnetfeld. Dies ist in erster Hinsicht für die Emission von elektromagnetischen Wellen verantwortlich, die auf der Erde empfangen werden und überhaupt erst der Grund für die Entdeckung von Pulsaren sind. Um ein Gefühl für die Größenverhältnisse zu bekommen ist ein handelsüblicher Haushaltsmagnet mit einer Flussdichte von etwa 100 Gauss zu betrachten, die auch normale Sterne aufweisen. Anhand der Maxwell Gleichungen ergibt sich: Das Magnetfeld von einem Körper steigt um den Faktor vier, wenn sein Volumen um den Faktor zwei schrumpft, die Masse jedoch bestehen bleibt. Wenn ein gewöhnlicher Stern mit einem Radius von 10km nach einer Supernova auf etwa 10km schrumpft, dann nimmt gemäß der Erhaltung von magnetischem Fluss das magnetische Feld um eine Größenordnung von 10 zu. Darum kommen bei Pulsaren Intensitäten von 10^8-10^11Tesla zustande.
Pulsare haben also eine immense Magnetfeldstärke. Um die Eigenschaften dieser zu verstehen, werden bisherige Informationen verknüpft. Dazu werden sich Pulsare vereinfacht wie in der Abb. als Dipolstruktur vorgestellt. Wie bereits angeführt, stimmt die Rotationsachse des Pulsars nicht mit der Magnetfeldachse überein, sondern ist um einen Einstellwinkel geneigt. Dies führt zur Absonderung elektromagnetischer Strahlung.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung skizziert die Entdeckung der Pulsare im Jahr 1967 durch Jocelyn Bell und räumt mit frühen Fehlinterpretationen über extraterrestrische Signale auf.
2. Pulsare: Dieses Kapitel erläutert den Lebenszyklus von Sternen, die Entstehung von Neutronensternen, die Bedeutung des Magnetfeldes sowie spezielle Phänomene wie Periodenaussetzer und Millisekundenpulsare.
3. Experiment: Es wird ein Aufbau beschrieben, der mittels eines Ringmagneten und Eisenspänen in einem flüssigkeitsgefüllten Gefäß die Magnetfeldlinien eines Pulsars visuell simuliert und auswertet.
4. Künstlerischer Bezug: Dieses Kapitel verknüpft die Astronomie mit der Kunst, indem es Simulationssoftware und Ferrofluid-Experimente zur ästhetischen Darstellung von Magnetfeldern nutzt.
5. Schlusswort: Die Arbeit schließt mit einer philosophischen Betrachtung des Pulsars als blühenden Neuanfang am Ende eines Sternenlebens.
Schlüsselwörter
Pulsar, Neutronenstern, Magnetfeld, Supernova, Astronomie, Physik, Magnetismus, Rotationsenergie, Periodendauer, Simulation, Modellversuch, Ferrofluid, Sternentwicklung, Strahlung, Akkretion
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die physikalischen Grundlagen und die faszinierenden Eigenschaften von Pulsaren, also schnell rotierenden Neutronensternen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind der Lebenszyklus von Sternen, die Entstehung und Physik von Pulsaren sowie der Transfer dieser theoretischen Konzepte in ein physikalisches Experiment und einen künstlerischen Kontext.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es, die physikalischen Gegebenheiten von Pulsaren durch theoretische Analyse und eine praxisnahe, vereinfachte Modellbildung für den Leser verständlich zu machen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt die Literaturrecherche zur theoretischen Herleitung sowie eine experimentelle Methode, um Magnetfeldstrukturen mittels eines Dipolmodells im Labor maßstabsgetreu zu visualisieren.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Herleitung der Pulsarphysik (insb. Magnetfelder und Lebenszyklus) und die Durchführung eines eigenen physikalischen Versuchsaufbaus.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Pulsar, Neutronenstern, Magnetfeld, Supernova, Simulation und Modellversuch.
Was unterscheidet Millisekundenpulsare von normalen Pulsaren?
Millisekundenpulsare besitzen eine extrem hohe Rotationsgeschwindigkeit mit Periodendauern von unter 20 Millisekunden und treten meist in Doppelsternsystemen auf.
Warum wird im Experiment Ferrofluid oder Eisenpulver verwendet?
Diese Materialien werden verwendet, um die unsichtbaren Magnetfeldlinien des Pulsars durch Anlagerung an die Feldlinien sichtbar und somit für das menschliche Auge erfahrbar zu machen.
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2019, Aufbau und Eigenschaften von Pulsaren anhand eines schulischen Experiments, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1030397
