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Akkretionsscheiben und Schwarze Löcher verstehen

Akkretionsscheiben entstehen, wenn Materie mit Drehimpuls auf ein kompaktes Objekt zufällt. Durch Drehimpulstransport, Reibung und magnetische Prozesse werden gravitative Energie in Wärme, Strahlung und Ausflüsse umgewandelt.

Die Aufgaben passen besonders zu Klasse 11–12 und verbinden Scheibenstruktur, Akkretionsrate, innere stabile Kreisbahn, Korona, relativistische Jets, Synchrotronstrahlung und Röntgenspektren.

So löst du Aufgaben zu Akkretionsscheiben

  1. Bestimme Zentralobjekt, Radius, Drehimpuls, Temperatur und Akkretionszustand.
  2. Unterscheide Scheibe, Korona, Jet, Wind, Ereignishorizont und ISCO.
  3. Prüfe Energie, Leistung, Geschwindigkeit, Frequenz, Rotverschiebung und Einheiten.
  4. Bewerte Spektren, Variabilität, Polarisation, Orientierung und Modellunsicherheiten gemeinsam.

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Akkretionsscheiben und Jets online üben

Test 7 zu Akkretionsscheiben, Drehimpuls, Schwarzen Löchern, Jets, Spektren und Energieumwandlung mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Achte auf Drehimpuls, Radius, Strahlung, Geschwindigkeit, Spektrum und Einheiten.

5 Fragen
0/5 Fragen0 %
Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Eine Scheibe strahlt 10^38 W ab. Wie viel Energie emittiert sie in 100 s?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 10^40 J.

  1. Quelle und System bestimmen: Ordne die Aufgabe Akkretionsscheibe, Schwarzem Loch, Jet, Spektrum, Energieumwandlung oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Mit E = P·t ergibt sich 10^38 W · 100 s = 10^40 J.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 10^40 J. Prüfe Radius, Drehimpuls, Frequenz, Energie, Geschwindigkeit und Einheiten.

Mit E = P·t ergibt sich 10^38 W · 100 s = 10^40 J.

2. FrageMultiple Choice

Ein Jet bewegt sich mit 0,8 c. Welche Geschwindigkeit ist das näherungsweise in m/s?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 2,4·10^8 m/s.

  1. Quelle und System bestimmen: Ordne die Aufgabe Akkretionsscheibe, Schwarzem Loch, Jet, Spektrum, Energieumwandlung oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Mit c ≈ 3·10^8 m/s gilt v = 0,8c ≈ 2,4·10^8 m/s.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 2,4·10^8 m/s. Prüfe Radius, Drehimpuls, Frequenz, Energie, Geschwindigkeit und Einheiten.

Mit c ≈ 3·10^8 m/s gilt v = 0,8c ≈ 2,4·10^8 m/s.

3. FrageMultiple Choice

Eine Spektrallinie bei 500 nm wird um 1 Prozent rotverschoben. Welche Wellenlänge wird ungefähr beobachtet?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Etwa 505 nm.

  1. Quelle und System bestimmen: Ordne die Aufgabe Akkretionsscheibe, Schwarzem Loch, Jet, Spektrum, Energieumwandlung oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Eine Erhöhung um 1 Prozent ergibt 500 nm · 1,01 = 505 nm.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Etwa 505 nm. Prüfe Radius, Drehimpuls, Frequenz, Energie, Geschwindigkeit und Einheiten.

Eine Erhöhung um 1 Prozent ergibt 500 nm · 1,01 = 505 nm.

4. FrageMultiple Choice

Eine Quelle verdoppelt ihre Helligkeit in 20 s. Wie groß ist die mittlere relative Änderungsrate pro Sekunde?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Etwa 0,05 der ursprünglichen Helligkeit pro Sekunde.

  1. Quelle und System bestimmen: Ordne die Aufgabe Akkretionsscheibe, Schwarzem Loch, Jet, Spektrum, Energieumwandlung oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Die Änderung beträgt eine ursprüngliche Helligkeit in 20 s. Näherungsweise ist die Rate 1/20 s = 0,05 s^-1.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Etwa 0,05 der ursprünglichen Helligkeit pro Sekunde. Prüfe Radius, Drehimpuls, Frequenz, Energie, Geschwindigkeit und Einheiten.

Die Änderung beträgt eine ursprüngliche Helligkeit in 20 s. Näherungsweise ist die Rate 1/20 s = 0,05 s^-1.

5. FrageMultiple Choice

Ein Photon besitzt die Energie 6,6·10^-19 J. Welche Frequenz entspricht ungefähr h = 6,6·10^-34 J·s?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Etwa 10^15 Hz.

  1. Quelle und System bestimmen: Ordne die Aufgabe Akkretionsscheibe, Schwarzem Loch, Jet, Spektrum, Energieumwandlung oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Aus E = h·f folgt f = E/h = 6,6·10^-19 / 6,6·10^-34 = 10^15 Hz.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Etwa 10^15 Hz. Prüfe Radius, Drehimpuls, Frequenz, Energie, Geschwindigkeit und Einheiten.

Aus E = h·f folgt f = E/h = 6,6·10^-19 / 6,6·10^-34 = 10^15 Hz.

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Akkretionsscheiben und Schwarze Löcher FAQ

Was ist eine Akkretionsscheibe?

Eine rotierende Scheibe aus Materie, die durch Gravitation auf ein kompaktes Objekt zufällt und dabei Energie durch Dissipation freisetzt.

Wie entstehen relativistische Jets?

Magnetfelder und die Rotation von Scheibe und Zentralobjekt können Plasma entlang der Rotationsachse bündeln und beschleunigen.

Warum sind Schwarze Löcher beobachtbar?

Nicht das Innere, sondern die leuchtende Materie außerhalb des Ereignishorizonts in Scheibe, Korona und Jets wird beobachtet.

Gibt es Lösungen zu allen Aufgaben?

Ja. Jede Aufgabe enthält eine richtige Antwort, eine Erklärung und drei nachvollziehbare Lösungsschritte.