Les 22.2 - Afstand en snelheid van sterren

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo lwoo, vwo
• Leerjaar 5

Les 22.2

snelheid van sterren

Lesplanning: 

1. Uitleg dopplereffect en snelheid van sterren
2. Starten opgaven §11.3
3. Uitleg parallaxmethode en wet van Hubble
   
4. Opgaven §11.3 afronden
   
5. Klassikale opgave dubbelster
6. Afsluiting: filmfragment 

Leerdoelen

Aan het einde van deze paragraaf kan je ...

• uit het spectrum van een ster de radiale snelheid bepalen;
• uitleggen hoe de wet van Hubble een verklaring geeft voor de oerknal.

Begrippen:

foton, grondtoestand, aangeslagen toestand, ionisatie-energie

Het dopplereffect

De frequentie van een bewegende bron verandert:

• Als de bron naar je toe komt wordt de frequentie hoger. 
• Als de bron van je af gaat wordt de frequentie lager.

Het dopplereffect

rood- en blauwverschuiving

Δ  Roodverschuiving van de     
    absorptielijnen van een ster.

Radiale snelheid

De relatieve golflengteverschuiving als 

gevolg van het dopplereffect hangt af van de 

radiale snelheid van de ster of het sterrenstelsel:

​λ​o​​​​Δλ​​=​c​​v​r​​​​

Aan de slag

§11.3 opgave(21), 23 en 24

Eerder klaar:  §11.3 opgave 26, 27* en 28*

4, 

Wet van Hubble

• Uitdijend heelal: de meeste sterrenstelsels bewegen zich met grote snelheid van ons af. 
• Oerknal: de verwijderingssnelheid van deze sterrenstelsels is evenredig met hun afstand. 
• Wet van Hubble:
  
  
                  Ho = 2,3*10⁻¹⁸ s⁻¹

v​r​​=H​o​​⋅d

Oefenopgave
De lijn van 410 nm is het gevolg van absorptie door water. Deze lijn is weergegeven in drie situaties, van de zon en van 2 sterrenstelsels. 
Leg uit waarom de spectra de theorie van het uitdijende heelal ondersteunt.  

Afstanden in het heelal
1 lichtjaar = .... m

1. 3,0*10⁸
2. 3,65*10⁸
3. 9,5*10¹⁵ m
4. 3,65 *10¹⁵

De afstand tot een ster

Parallaxmethode
De verplaating van een ster ten opzichte van veel verder weg gelegen 'stilstaande' sterren.

Parallaxmethode

Voorbeeldopgave 

Alpha Centauri

Parallaxhoek: 0,0002^o

r = ... lj

Oefenopgave dubbelster

Of zelfstandig verder werken aan §11.3

De helft van de sterren die we 's nachts zien blijken bij nadere inspectie dubbelsterren te zijn (twee sterren die om elkaar heen draaien). De sterren zitten in sommige gevallen zo dicht bij elkaar dat we ze zelfs met een telescoop niet direct van elkaar kunnen onderscheiden. 

Hoe kunnen sterrenkundigen toch ‘zien’ dat het om een dubbelster gaat?

De helft van de sterren die we 's nachts zien blijken bij nadere inspectie dubbelsterren te zijn (twee sterren die om elkaar heen draaien). De sterren zitten in sommige gevallen zo dicht bij elkaar dat we ze zelfs met een telescoop niet direct van elkaar kunnen onderscheiden. 

Hoe kunnen sterrenkundigen toch ‘zien’ dat het om een dubbelster gaat?

Dubbelster

Op sommige momenten
staan beide absorptie-
lijnen in het diagram op
dezelfde plek.
A. Leg uit wanneer dit
   gebeurt.

antwoord

Dubbelster

B. Welk(e) tijdstip(pen)
     in het diagram hoort
     bij de afbeelding?

C. Bereken de baanstraal
    van ster A.

va = ∆ λ / λ x c = 0,04 /410,17 x 3 *10⁸ =3,0*10⁴ m/s

v = 2pi r /T r = vT/2 pi = 3,0*10⁴ x (2,75*10⁶ / 2) / 2 pi = 6,6 * 10⁹ m

Aan de slag

 §11.3 opgave(21), 23, 24, 26, 27* en 28*

Tot 16 minuten voor het einde van de les.

4, 

Cosmos a spacetime odyssey

Hiding in the light vanaf 28:28

Bereken de radiale snelheid
van het 'veraf zonnestelsel'.

The big bang - Het uitdijend heelal

Wat is het wetenschappelijk bewijs voor de oerknal? Het uitdijende heelal.

Wat gebeurt met het spectrum van een ster
als deze van je af beweegt?