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Relativistische Doppelsterne und Pulsare verstehen

Eng gebundene Doppelsterne mit Pulsaren liefern besonders präzise Tests der allgemeinen Relativität. Auf dieser Seite übst du Pulsartiming, post-keplersche Parameter, Periastronpräzession und Shapiro-Verzögerung.

Die Aufgaben passen besonders zu Klasse 11–12 und verbinden Bahndynamik, Signallaufzeit, Gravitationswellen, Massenbestimmung und Messunsicherheit.

So löst du Aufgaben zu relativistischen Doppelsternen

  1. Ordne Umlaufperiode, Exzentrizität, Bahnneigung und Massen richtig zu.
  2. Unterscheide Periastronpräzession, Shapiro-Verzögerung und Periodenänderung.
  3. Prüfe Timing-Residuals, Zeitsystem, Dispersion, Vorzeichen und Einheiten.
  4. Bewerte mehrere unabhängige post-keplersche Parameter gemeinsam.

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Relativistische Doppelsterne online üben

Test 9 zu Pulsartiming, post-keplerschen Parametern und relativistischen Doppelsternen mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Prüfe anschließend Bahnparameter, Timing-Residuals, Signallaufzeit, Vorzeichen und Einheiten.

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

Ein Doppelstern hat eine Periodenänderung von −2 Mikrosekunden pro Jahr. Wie groß ist die Änderung nach 5 Jahren?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: −10 Mikrosekunden..

  1. Messgröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Pulsartiming, Bahnparameter, post-keplerschem Effekt, Gravitationswelle oder Fehleranalyse zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: Bei konstanter Rate gilt 5 · (−2 µs/Jahr) = −10 µs.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet −10 Mikrosekunden.. Achte auf Zeitbasis, Massen, Geometrie, Vorzeichen und Einheiten.

Bei konstanter Rate gilt 5 · (−2 µs/Jahr) = −10 µs.

2. FrageMultiple Choice

Ein Timing-Residual beträgt beobachtet 8 Mikrosekunden, das Modell erwartet 5 Mikrosekunden. Wie groß ist das Residuum beobachtet minus Modell?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: 3 Mikrosekunden..

  1. Messgröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Pulsartiming, Bahnparameter, post-keplerschem Effekt, Gravitationswelle oder Fehleranalyse zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: 8 µs − 5 µs = 3 µs.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 3 Mikrosekunden.. Achte auf Zeitbasis, Massen, Geometrie, Vorzeichen und Einheiten.

8 µs − 5 µs = 3 µs.

3. FrageMultiple Choice

Ein Pulsar sendet alle 0,05 Sekunden einen Puls. Wie viele Pulse werden idealisiert in 1 Sekunde registriert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 20 Pulse..

  1. Messgröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Pulsartiming, Bahnparameter, post-keplerschem Effekt, Gravitationswelle oder Fehleranalyse zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: Die Frequenz ist f = 1/T = 1/0,05 s = 20 Hz.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 20 Pulse.. Achte auf Zeitbasis, Massen, Geometrie, Vorzeichen und Einheiten.

Die Frequenz ist f = 1/T = 1/0,05 s = 20 Hz.

4. FrageMultiple Choice

Eine Periastronpräzession beträgt 0,02 Grad pro Umlauf. Wie groß ist sie nach 50 Umläufen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 1 Grad..

  1. Messgröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Pulsartiming, Bahnparameter, post-keplerschem Effekt, Gravitationswelle oder Fehleranalyse zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: 50 · 0,02 Grad = 1 Grad.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 1 Grad.. Achte auf Zeitbasis, Massen, Geometrie, Vorzeichen und Einheiten.

50 · 0,02 Grad = 1 Grad.

5. FrageMultiple Choice

Ein Modell sagt eine Periodenänderung von −1,2 µs/Jahr voraus, gemessen werden −1,0 µs/Jahr. Wie groß ist die absolute Differenz?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 0,2 µs/Jahr..

  1. Messgröße bestimmen: Ordne die Aufgabe Pulsartiming, Bahnparameter, post-keplerschem Effekt, Gravitationswelle oder Fehleranalyse zu.
  2. Relativistischen Zusammenhang anwenden: Die absolute Differenz ist |−1,0 − (−1,2)| = 0,2 µs/Jahr.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 0,2 µs/Jahr.. Achte auf Zeitbasis, Massen, Geometrie, Vorzeichen und Einheiten.

Die absolute Differenz ist |−1,0 − (−1,2)| = 0,2 µs/Jahr.

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Relativistische Doppelsterne FAQ

Warum sind Pulsare präzise Uhren?

Ihre regelmäßigen Pulse liefern sehr genaue Zeitmarken für die Analyse von Bahn und Signallaufzeit.

Was sind post-keplersche Parameter?

Bahnparameter, die über die ideale Newtonsche Keplerbeschreibung hinaus relativistische Korrekturen enthalten.

Was ist die Shapiro-Verzögerung?

Eine zusätzliche Laufzeitverzögerung von Signalen im Gravitationsfeld des Begleitsterns.

Gibt es Lösungen zu allen Aufgaben?

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