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Weiße Zwerge und Typ-Ia-Supernovae verstehen

Weiße Zwerge sind kompakte Sternreste, die durch Elektronenentartung gestützt werden. Durch Akkretion oder die Verschmelzung zweier Weißer Zwerge kann die Chandrasekhar-Grenze erreicht und eine thermonukleare Explosion ausgelöst werden.

Die Aufgaben passen besonders zu Klasse 11–12 und verbinden Elektronenentartung, Kohlenstoffzündung, Nukleosynthese, radioaktive Lichtkurven, Standardkerzen und kosmische Expansion.

So löst du Aufgaben zu Weißen Zwergen

  1. Bestimme Masse, Zusammensetzung, Dichte, Akkretionsweg und Stabilitätszustand.
  2. Unterscheide Elektronenentartung, Nova, Typ-Ia-Supernova, Kernkollaps und Standardkerze.
  3. Prüfe Halbwertszeit, Leistung, Entfernungsmodul, Rotverschiebung und Einheiten.
  4. Bewerte Lichtkurven, Spektren, Extinktion und Vorläufermodelle gemeinsam.

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Weiße Zwerge und Supernovae online üben

Test 7 zu Weißen Zwergen, Entartungsdruck, Chandrasekhar-Grenze, Supernovae und Standardkerzen mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Achte auf Masse, Dichte, Entartung, Halbwertszeit, Helligkeit und Einheiten.

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

Eine Supernova strahlt 10^36 W für 10^6 s mit angenäherter konstanter Leistung ab. Welche Energie wird emittiert?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Etwa 10^42 J.

  1. Sternrest und Prozess bestimmen: Ordne die Aufgabe Weißem Zwerg, Elektronenentartung, Akkretion, Chandrasekhar-Grenze oder Typ-Ia-Supernova zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Mit E = P·t ergibt sich 10^36 W · 10^6 s = 10^42 J.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Etwa 10^42 J. Prüfe Masse, Dichte, Halbwertszeit, Helligkeit, Rotverschiebung und Einheiten.

Mit E = P·t ergibt sich 10^36 W · 10^6 s = 10^42 J.

2. FrageMultiple Choice

Eine Quelle erscheint bei doppelter Entfernung. Wie verändert sich ihre scheinbare Helligkeit näherungsweise?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Sie sinkt auf ein Viertel.

  1. Sternrest und Prozess bestimmen: Ordne die Aufgabe Weißem Zwerg, Elektronenentartung, Akkretion, Chandrasekhar-Grenze oder Typ-Ia-Supernova zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Nach dem inversen Quadratgesetz gilt F proportional zu 1/r²; bei 2r wird F zu F/4.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie sinkt auf ein Viertel. Prüfe Masse, Dichte, Halbwertszeit, Helligkeit, Rotverschiebung und Einheiten.

Nach dem inversen Quadratgesetz gilt F proportional zu 1/r²; bei 2r wird F zu F/4.

3. FrageMultiple Choice

Ein radioaktives Isotop besitzt eine Halbwertszeit von 6 Tagen. Wie viel Prozent der ursprünglichen Menge bleiben nach 12 Tagen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 25 Prozent.

  1. Sternrest und Prozess bestimmen: Ordne die Aufgabe Weißem Zwerg, Elektronenentartung, Akkretion, Chandrasekhar-Grenze oder Typ-Ia-Supernova zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Nach zwei Halbwertszeiten bleibt (1/2)² = 1/4, also 25 Prozent, übrig.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 25 Prozent. Prüfe Masse, Dichte, Halbwertszeit, Helligkeit, Rotverschiebung und Einheiten.

Nach zwei Halbwertszeiten bleibt (1/2)² = 1/4, also 25 Prozent, übrig.

4. FrageMultiple Choice

Eine Typ-Ia-Supernova zeigt eine Rotverschiebung von z = 0,05. Wie groß ist die relative Wellenlängenänderung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Etwa 5 Prozent.

  1. Sternrest und Prozess bestimmen: Ordne die Aufgabe Weißem Zwerg, Elektronenentartung, Akkretion, Chandrasekhar-Grenze oder Typ-Ia-Supernova zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Für kleine Rotverschiebungen gilt z ungefähr gleich Δλ/λ; z = 0,05 entspricht daher ungefähr 5 Prozent.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Etwa 5 Prozent. Prüfe Masse, Dichte, Halbwertszeit, Helligkeit, Rotverschiebung und Einheiten.

Für kleine Rotverschiebungen gilt z ungefähr gleich Δλ/λ; z = 0,05 entspricht daher ungefähr 5 Prozent.

5. FrageMultiple Choice

Ein Weißer Zwerg besitzt 1,2 Sonnenmassen und nimmt 0,2 Sonnenmassen auf. Wie groß ist seine neue Masse?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 1,4 Sonnenmassen.

  1. Sternrest und Prozess bestimmen: Ordne die Aufgabe Weißem Zwerg, Elektronenentartung, Akkretion, Chandrasekhar-Grenze oder Typ-Ia-Supernova zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: 1,2 + 0,2 = 1,4 Sonnenmassen; dieser Wert liegt näherungsweise an der Chandrasekhar-Grenze.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 1,4 Sonnenmassen. Prüfe Masse, Dichte, Halbwertszeit, Helligkeit, Rotverschiebung und Einheiten.

1,2 + 0,2 = 1,4 Sonnenmassen; dieser Wert liegt näherungsweise an der Chandrasekhar-Grenze.

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Weiße Zwerge und Typ-Ia-Supernovae FAQ

Was ist die Chandrasekhar-Grenze?

Die ungefähre maximale Masse eines durch Elektronenentartung gestützten Weißen Zwergs, nahe 1,4 Sonnenmassen.

Was ist eine Typ-Ia-Supernova?

Eine thermonukleare Explosion eines Weißen Zwergs, bei der große Mengen Kohlenstoff- und Sauerstoffmaterie verarbeitet werden können.

Warum sind Typ-Ia-Supernovae für die Kosmologie wichtig?

Ihre standardisierbare Helligkeit ermöglicht Entfernungsmessungen über große Distanzen und Vergleiche mit der Rotverschiebung.

Gibt es Lösungen zu allen Aufgaben?

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