Verfügbarkeit: Faszination kompakte Objekte

Faszination kompakte Objekte: eine Einführung in die Physik der Weißen Zwerge, Neutronensterne und Schwarzen Löcher

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Camenzind, Max 1944- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin, Germany Springer Spektrum [2021]
Ausgabe:	2. Auflage
Schriftenreihe:	Lehrbuch
Schlagworte:	Kompaktes Objekt Astrophysik Gravitationswellen Kompakte Sterne Masse-Radius-Relation Neutronensterne Pulsar Schwarzes Loch TOV Gleichung Weiße Zwerge Zustandsgleichung
Online-Zugang:	Inhaltstext http://www.springer.com/ Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XII, 418 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm
ISBN:	3662628813 9783662628812

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Datensatz im Suchindex

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 MEILENSTEINE IN DER ERFORSCHUNG DER KOMPAKTEN OBJEKTE . 1 1.1 1915 EINSTEIN - GRAVITATION IST GEOMETRIE DER RAUM-ZEIT . 3 1.2 1930 - CHANDRASEKHAR UND DIE WEISSEN ZWERGE . 4 1.3 1967 - NEUTRONENSTERNE ALS PULSARE . 7 1.4 1963 - SCHWARZE LOECHER SIND REINE GEOMETRIE . 13 1.4.1 SCHWARZE LOECHER IN DER ASTRONOMIE . 14 1.4.2 2015 - WENN ZWEI SCHWARZE LOECHER VERSCHMELZEN . 17 1.4.3 2019 - DAS ERSTE BILD EINES SCHWARZEN LOCHS . 19 1.5 2017 - GAMMABLITZE UND KILONOVA . 20 1.6 ZUSAMMENFASSUNG . 25 LITERATUR . 25 2 DIE STERNE DER MILCHSTRASSE . 27 2.1 STERNE IN DER BEOBACHTUNG . 28 2.1.1 DISTANZ DER STERNE . 29 2.1.2 DIE HIPPARCOS-MISSION - 120.000 ERLESENE STERNE . 30 2.1.3 VERMESSUNG DER GALAXIS MIT GAIA -1,7 MRD. STERNE UND QUASARE . 32 2.1.4 DIE LEUCHTKRAFT DER STERNE . 38 2.1.5 TEMPERATUR UND FARBEN DER STERNE . 38 2.1.6 STELLARE RADIEN . 39 2.1.7 STELLARE MASSEN . 39 2.1.8 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG . 40 2.2 DAS HERTZSPRUNG-RUSSELL-DIAGRAMM DER STERNE . 41 2.2.1 FARBEN-HELLIGKEITS-DIAGRAMME (FH) . 41 2.2.2 HARVARD-SPEKTRALKLASSIFIKATION . 45 2.2.3 HERTZSPRUNG-RUSSELL-DIAGRAMM (HRD) . 49 2.2.4 YERKES LEUCHTKRAFTKLASSEN . 52 2.3 BRAUNE ZWERGE UND PLANETEN . 52 2.4 DER SLOAN DIGITAL SKY SURVEY SDSS . 56 2.5 WEISSE ZWERGE UND NEUTRONENSTERNE . 58 2.6 ZUSAMMENFASSUNG . 60 2.7 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 60 LITERATUR . 60 VIII INHALTSVERZEICHNIS 3 VOM PROTOSTERN ZUM SCHWARZEN LOCH . 63 3.1 IMF UND PROTOSTERNE . 64 3.2 ENTWICKLUNG MASSEARMER STERNE . 67 3.2.1 VON DER MOLEKUELWOLKE ZUR HAUPTREIHE . 67 3.2.2 HAUPTREIHENENTWICKLUNG . 68 3.2.3 VOM ROTEN RIESEN ZUM WEISSEN ZWERG . 68 3.2.4 DIE ZEITLICHE ENTWICKLUNG DER SONNE . 71 3.3 ENTWICKLUNG MASSEREICHER STERNE . 74 3.3.1 ENTWICKLUNGSWEGE IM HRD . 74 3.3.2 EDDINGTON-LEUCHTKRAFT . 75 3.4 ENDPHASEN DER STEMENTWICKLUNG . 76 3.4.1 PLANETARISCHE NEBEL UND WEISSE ZWERGE . 77 3.4.2 SUPERNOVAE UND NEUTRONENSTERNE . 77 3.4.3 HYPERNOVAE UND SCHWARZE LOECHER . 82 3.4.4 DIE ERSTEN STERNE UND SCHWARZEN LOECHER IM UNIVERSUM . 83 3.5 ZUSAMMENFASSUNG . 85 3.6 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 85 LITERATUR . 85 4 GRAVITATION KOMPAKTER OBJEKTE . 87 4.1 DIE GALILEI ' SCHE RELATIVITAET . 90 4.2 DAS EINSTEIN ' SCHE RELATIVITAETSPRINZIP . 91 4.2.1 DIE SUCHE NACH DEM AETHER . 92 4.2.2 DIE SPEZIELLE RELATIVITAET . 94 4.2.3 ZEITDILATATION - BEWEGTE UHREN GEHEN LANGSAMER . 95 4.2.4 LAENGENKONTRAKTION - BEWEGTE KOERPER ERSCHEINEN VERKUERZT . 97 4.2.5 DIE LORENTZ-TRANSFORMATIONEN . 97 4.2.6 ADDITIONSTHEOREM DER GESCHWINDIGKEITEN . 100 4.2.7 OHNE SPEZIELLE RELATIVITAET KEINE BESCHLEUNIGER . 102 4.2.8 COMPTON-UND DOPPLER-EFFEKT . 104 4.2.9 SPEZIELLE RELATIVITAET IST LEBENSNOTWENDIG . 105 4.3 OHNE GRAVITATION IST DIE WELT FLACH . 106 4.3.1 DIE RAUM-ZEIT VON MINKOWSKI . 107 4.3.2 DIE KAUSALE STRUKTUR DER MINKOWSKI-RAUM-ZEIT . 108 4.3.3 DENKEN SIE IN 1+2 DIMENSIONEN! . 109 4.4 GAUSS UND RIEMANN - DIE VORDENKER EINSTEINS . 112 4.4.1 WIE MESSE ICH DISTANZEN AUF GEKRUEMMTEN FLAECHEN? . 112 4.4.2 DIE KLEIN ' SCHE FLASCHE . 115 4.4.3 DIE TANGENTIALEBENE AN DIE FLAECHE . 116 4.4.4 DIE GAUSS ' SCHE KRUEMMUNG EINER FLAECHE . 117 4.4.5 KONZEPT DER RIEMANN ' SCHEN MANNIGFALTIGKEIT . 121 4.4.6 DIE KUGELOBERFLAECHE ALS 2-D-MANNIGFALTIGKEIT . 123 4.4.7 TRANSPORT VON VEKTOREN UND KRUEMMUNG . 124 INHALTSVERZEICHNIS IX 4.5 DIE AEQUIVALENZPRINZIPIEN VON ALBERT EINSTEIN . 126 4.5.1 DAS SCHWACHE AEQUIVALENZPRINZIP . 127 4.5.2 DAS EINSTEIN ' SCHE AEQUIVALENZPRINZIP . 129 4.5.3 DAS STARKE AEQUIVALENZPRINZIP . 130 4.6 DIE RAUM-ZEIT DER ALLGEMEINEN RELATIVITAETSTHEORIE . 131 4.6.1 GRAVITATION IST GEOMETRIE DER RAUM-ZEIT . 131 4.6.2 DER TRANSPORT VON VEKTOREN IST METRISCH . 133 4.6.3 KOERPER BEWEGEN SICH AUF GEODAETEN IN DER RAUM-ZEIT . 133 4.6.4 DIE EINSTEIN ' SCHEN FELDGLEICHUNGEN . 134 4.7 EINSTEIN AUF DEM PRUEFSTAND . 140 4.7.1 LICHTABLENKUNG AM SONNENRAND . 141 4.7.2 APSIDENDREHUNG DER MERKURBAHN . 144 4.7.3 SHAPIRO-EFFEKT - RADIOSIGNALE VERZOEGERN SICH . 145 4.7.4 TESTS DES STARKEN AEQUIVALENZPRINZIPS . 145 4.7.5 GRAVITY PROBE B MISST KRUEMMUNG UND FRAME-DRAGGING DER ERDE . 146 4.8 ZUSAMMENFASSUNG . 148 4.9 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 148 LITERATUR . 150 5 WEISSE ZWERGE - DIAMANTEN DER MILCHSTRASSE . 151 5.1 SIRIUS B - EIN JUNGER WEISSER ZWERG . 152 5.2 DIE ZUSTANDSGLEICHUNG EINES FERMIGASES . 155 5.2.1 EINE WELT VON BOSONEN UND FERMIONEN . 155 5.2.2 DIE ZUSTANDSGLEICHUNG DES IDEALEN FERMIGASES . 156 5.2.3 ELEKTROSTATISCHE WECHSELWIRKUNG . 160 5.3 CHANDRASEKHAR KAEMPFT GEGEN DAS ESTABLISHMENT . 160 5.4 STRUKTUR DER WEISSEN ZWERGE . 161 5.5 POLYTROPEN-NAEHERUNG . 163 5.6 DIE CHANDRASEKHAR-MASSE - FUNDAMENTALES KONZEPT DER ASTROPHYSIK . 169 5.7 WARUM WERDEN WEISSE ZWERGE INSTABIL? . 170 5.8 WEISSE ZWERGE IN DER MILCHSTRASSE . 172 5.8.1 SPEKTRALTYPEN WEISSER ZWERGE . 172 5.8.2 WEISSE ZWERGE IN SONNENUMGEBUNG . 174 5.8.3 WEISSE ZWERGE IN SDSS UND GAIA DR2 . 176 5.9 KUEHLUNG WEISSER ZWERGE . 177 5.10 ZUSAMMENFASSUNG . 179 5.11 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 180 LITERATUR . 180 6 NEUTRONENSTERNE - DIE KOMPAKTESTEN STERNE . 181 6.1 STRUKTUR DER NEUTRONENSTERNE . 182 6.2 ZUSTANDSGLEICHUNG NEUTRONENSTEMMATERIE . 185 X INHALTSVERZEICHNIS 6.2.1 DAS FREIE NEUTRONENGAS . 185 6.2.2 DAS TROEPFCHENMODELL FUER DIE KRUSTEN . 187 6.2.3 DIE NEUTRONENFLUESSIGKEIT IM CORE . 188 6.2.4 QUARK-HADRONEN-PHASENUEBERGANG IM ZENTRUM . 191 6.3 TOLMAN-OPPENHEIMER-VOLKOFF-GLEICHUNGEN . 194 6.3.1 DIE TOV-GLEICHUNGEN . 194 6.3.2 DICHTESEQUENZ DER NEUTRONENSTERNE . 197 6.3.3 DIE KRITISCHE MASSE VON NEUTRONENSTERNEN . 197 6.3.4 MASSEN-RADIUS-BEZIEHUNG UND GRAVITATIVE ROTVERSCHIEBUNG . 199 6.4 WANN ROTIEREN NEUTRONENSTERNE SCHNELL? . 202 6.4.1 DIE METRIK LANGSAM ROTIERENDER STERNE . 203 6.4.2 ELEKTRODYNAMIK UM ROTIERENDE STERNE . 204 6.5 NEUTRONENSTERNE ALS RADIOPULSARE . 205 6.5.1 WAS IST EIN PULSAR? . 206 6.5.2 ABBREMSRATE UND PULSARDIAGRAMM . 208 6.5.3 DER PULSAR ALS MAGNETISCHER ROTATOR . 212 6.5.4 SPINDOWN-ALTER UND DIE ENTWICKLUNGSZEIT . 213 6.5.5 DIE JUENGSTEN UND AELTESTEN PULSARE . 215 6.5.6 STRUKTUR DER PULSARMAGNETOSPHAERE . 217 6.5.7 MHD-PULSARWINDE . 221 6.6 NEUTRONENSTERNE ALS ROENTGENDOPPELSTERNE . 223 6.6.1 AKKRETION AUF NEUTRONENSTERNE . 224 6.6.2 KLASSEN VON ROENTGENDOPPELSTEMEN . 225 6.7 PULSARE IN DOPPELSTERNSYSTEMEN . 227 6.7.1 PULSARE ALS UHREN . 227 6.7.2 WAS IST PULSAR-TIMING? . 227 6.7.3 KLASSISCHE BAHNELEMENTE IM DOPPELSTERNSYSTEM . 231 6.7.4 POST-KEPLER ' SCHE EFFEKTE IN BINAERSYSTEMEN . 233 6.7.5 DER ERSTE DOPPELPULSAR . 240 6.7.6 EIN DREIFACHSYSTEM MIT PULSAR TESTET EINSTEIN . 243 6.8 MAGNETFELDER DER NEUTRONENSTEME . 245 6.8.1 URSPRUNG DER MAGNETFELDER . 247 6.8.2 ZEITLICHE ENTWICKLUNG DER MAGNETFELDER . 248 6.8.3 RECYCLING UND MILLISEKUNDENPULSARE . 250 6.8.4 MAGNETFELDER AKKRETIERENDER NEUTRONENSTERNE . 252 6.9 CASSIOPEIA A UND SN 87A - DIE BEIDEN JUENGSTEN NEUTRONENSTERNE . 252 6.9.1 WIE KUEHLEN NEUTRONENSTERNE? . 253 6.9.2 CASSIOPEIA A - DER JUENGSTE NEUTRONENSTERN IN DER MILCHSTRASSE . 254 6.9.3 NEUTRONENSTERN IN SN 1987A? . 257 6.10 20.000 PULSARE MIT SKA . 258 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.11 NEUTRONENSTERNE - DIE ZUKUNFT BEGINNT GERADE . 260 6.12 ZUSAMMENFASSUNG . 261 6.13 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 261 LITERATUR . 261 7 SCHWARZE LOECHER SIND REINE GEOMETRIE . 263 7.1 DAS NICHTROTIERENDE SCHWARZE LOCH . 266 7.1.1 DIE SCHWARZSCHILD-METRIK . 266 7.1.2 DER HORIZONT . 267 7.1.3 DAS KEPLER-PROBLEM UND DIE APSIDENDREHUNG . 268 7.1.4 LICHTABLENKUNG UND PHOTONENSPHAERE . 275 7.2 SCHWARZE LOECHER UND MODERNES VAKUUM . 275 7.3 DAS ROTIERENDE SCHWARZE LOCH . 281 7.3.1 DIE KERR-LOESUNG . 281 7.3.2 HORIZONT UND ERGOSPHAERE . 281 7.3.3 DIE INNERSTE KREISBAHN ISCO . 285 7.3.4 STRAHLUNGSEFFIZIENZ EINES SCHWARZEN LOCHS . 288 7.4 PHOTONEN IN DER KERR-GEOMETRIE . 291 7.4.1 ROTVERSCHIEBUNGS UND DOPPLER-FAKTOR . 292 7.4.2 ANSICHTEN EINER AKKRETIONSSCHEIBE . 294 7.4.3 DAS ERSTE BILD EINES SCHWARZEN LOCHS . 295 7.5 ENTROPIE EINES SCHWARZEN LOCHS . 299 7.5.1 GEOMETRIE DES HORIZONTS . 299 7.5.2 MASSENFORMEL . 300 7.5.3 OBERFLAECHENGRAVITATION . 301 7.5.4 HAUPTSAETZE DER SCHWARZ-LOCH-ENTWICKLUNG . 301 7.5.5 BEKENSTEIN-ENTROPIE EINES SCHWARZEN LOCHS . 303 7.5.6 ROTATIONSENERGIE SCHWARZER LOECHER . 305 7.5.7 WAS IST ENTROPIE? . 306 7.5.8 INFORMATIONSVERLUSTPARADOXON . 307 7.5.9 SINGULARITAETEN UND QUANTENGRAVITATION . 308 7.6 SCHWARZE LOECHER ALS ASTRONOMISCHE OBJEKTE . 310 7.6.1 STELLARE SCHWARZE LOECHER . 310 7.6.2 MITTELSCHWERE SCHWARZE LOECHER . 313 7.6.3 SCHWARZE LOECHER IN ZENTREN VON GALAXIEN . 313 7.7 DAS SCHWARZE LOCH IM GALAKTISCHEN ZENTRUM . 323 7.7.1 DER NUKLEARE STERNHAUFEN . 324 7.7.2 SAGITTARIUS A* UND EINSTEIN . 327 7.7.3 GRAVITY - GANZ NAHE AM SCHWARZEN LOCH . 331 7.8 ZUSAMMENFASSUNG . 333 7.9 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 334 LITERATUR . 334 XII INHALTSVERZEICHNIS 8 GRAVITATIONSWELLEN VON KOMPAKTEN OBJEKTEN . 337 8.1 EINSTEIN POSTULIERT DIE EXISTENZ VON GRAVITATIONSWELLEN . 339 8.2 WAS SIND GRAVITATIONSWELLEN? . 340 8.3 WELCHE OBJEKTE ERZEUGEN GRAVITATIONSWELLEN? . 346 8.3.1 SUPERNOVAE VOM TYP II . 347 8.3.2 ENGE DOPPELSTERNSYSTEME . 348 8.3.3 INSPIRAL VON NEUTRONENSTEMEN UND SCHWARZEN LOECHERN . 352 8.3.4 BERGE AUF SCHNELL ROTIERENDEN NEUTRONENSTEMEN . 355 8.3.5 DER SOUND DES URKNALLS . 355 8.4 WIE KANN MAN GRAVITATIONSWELLEN DETEKTIEREN? . 356 8.4.1 SIGNAL EINES GRAVITATIONSWELLENDETEKTORS . 356 8.4.2 ERSTE VERSUCHE: RESONANTE ZYLINDERANTENNEN . 357 8.4.3 GWELLEN-INTERFEROMETER DER ERSTEN GENERATION . 358 8.4.4 GWELLEN-INTERFEROMETER DER ZWEITEN GENERATION . 360 8.5 WENN SCHWARZE LOECHER VERSCHMELZEN . 361 8.5.1 KOMPAKTE OBJEKTE IN BINAERSYSTEMEN ERZEUGEN GRAVITATIONSWELLEN . 361 8.5.2 DIE ERSTEN SCHWARZ-LOCH-MERGER MIT ADVLIGO . 362 8.5.3 DER NOBELPREIS IN PHYSIK 2017 . 364 8.5.4 DAS CHIRP-SIGNAL DER GRAVITATIONSWELLEN . 368 8.5.5 DAS MASSENSPEKTRUM SCHWARZER LOECHER . 369 8.5.6 DREHIMPULSVERTEILUNG . 373 8.6 KILONOVAE - WENN NEUTRONENSTERNE VERSCHMELZEN . 374 8.7 GWELLEN-DETEKTOREN DER DRITTEN GENERATION . 378 8.7.1 COSMIC EXPLORER CE . 379 8.7.2 ET XYLOPHON . 379 8.8 WELTRAUMOBSERVATORIEN FUER GRAVITATIONSWELLEN . 384 8.8.1 WISSENSCHAFTSPOLITIK UND WELTRAUMPROGRAMME . 384 8.8.2 DAS EUROPAEISCHE WELTRAUMOBSERVATORIUM LISA . 385 8.9 ZU ERWARTENDE DETEKTIONSRATEN . 387 8.10 DEZI-HERTZ-GRAVITATIONSWELLEN . 390 8.11 ZUSAMMENFASSUNG . 390 8.12 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 393 LITERATUR . 393 9 ANHANG . 395 9.1 LEHRBUECHER . 395 9.2 KONSTANTEN DER PHYSIK UND ASTRONOMIE . 396 9.3 MEILENSTEINE IN DER ENTWICKLUNG DER KOMPAKTEN OBJEKTE . 398 9.4 GLOSSAR . 399 STICHWORTVERZEICHNIS . 415
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS 1 MEILENSTEINE IN DER ERFORSCHUNG DER KOMPAKTEN OBJEKTE . 1 1.1 1915 EINSTEIN - GRAVITATION IST GEOMETRIE DER RAUM-ZEIT . 3 1.2 1930 - CHANDRASEKHAR UND DIE WEISSEN ZWERGE . 4 1.3 1967 - NEUTRONENSTERNE ALS PULSARE . 7 1.4 1963 - SCHWARZE LOECHER SIND REINE GEOMETRIE . 13 1.4.1 SCHWARZE LOECHER IN DER ASTRONOMIE . 14 1.4.2 2015 - WENN ZWEI SCHWARZE LOECHER VERSCHMELZEN . 17 1.4.3 2019 - DAS ERSTE BILD EINES SCHWARZEN LOCHS . 19 1.5 2017 - GAMMABLITZE UND KILONOVA . 20 1.6 ZUSAMMENFASSUNG . 25 LITERATUR . 25 2 DIE STERNE DER MILCHSTRASSE . 27 2.1 STERNE IN DER BEOBACHTUNG . 28 2.1.1 DISTANZ DER STERNE . 29 2.1.2 DIE HIPPARCOS-MISSION - 120.000 ERLESENE STERNE . 30 2.1.3 VERMESSUNG DER GALAXIS MIT GAIA -1,7 MRD. STERNE UND QUASARE . 32 2.1.4 DIE LEUCHTKRAFT DER STERNE . 38 2.1.5 TEMPERATUR UND FARBEN DER STERNE . 38 2.1.6 STELLARE RADIEN . 39 2.1.7 STELLARE MASSEN . 39 2.1.8 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG . 40 2.2 DAS HERTZSPRUNG-RUSSELL-DIAGRAMM DER STERNE . 41 2.2.1 FARBEN-HELLIGKEITS-DIAGRAMME (FH) . 41 2.2.2 HARVARD-SPEKTRALKLASSIFIKATION . 45 2.2.3 HERTZSPRUNG-RUSSELL-DIAGRAMM (HRD) . 49 2.2.4 YERKES LEUCHTKRAFTKLASSEN . 52 2.3 BRAUNE ZWERGE UND PLANETEN . 52 2.4 DER SLOAN DIGITAL SKY SURVEY SDSS . 56 2.5 WEISSE ZWERGE UND NEUTRONENSTERNE . 58 2.6 ZUSAMMENFASSUNG . 60 2.7 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 60 LITERATUR . 60 VIII INHALTSVERZEICHNIS 3 VOM PROTOSTERN ZUM SCHWARZEN LOCH . 63 3.1 IMF UND PROTOSTERNE . 64 3.2 ENTWICKLUNG MASSEARMER STERNE . 67 3.2.1 VON DER MOLEKUELWOLKE ZUR HAUPTREIHE . 67 3.2.2 HAUPTREIHENENTWICKLUNG . 68 3.2.3 VOM ROTEN RIESEN ZUM WEISSEN ZWERG . 68 3.2.4 DIE ZEITLICHE ENTWICKLUNG DER SONNE . 71 3.3 ENTWICKLUNG MASSEREICHER STERNE . 74 3.3.1 ENTWICKLUNGSWEGE IM HRD . 74 3.3.2 EDDINGTON-LEUCHTKRAFT . 75 3.4 ENDPHASEN DER STEMENTWICKLUNG . 76 3.4.1 PLANETARISCHE NEBEL UND WEISSE ZWERGE . 77 3.4.2 SUPERNOVAE UND NEUTRONENSTERNE . 77 3.4.3 HYPERNOVAE UND SCHWARZE LOECHER . 82 3.4.4 DIE ERSTEN STERNE UND SCHWARZEN LOECHER IM UNIVERSUM . 83 3.5 ZUSAMMENFASSUNG . 85 3.6 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 85 LITERATUR . 85 4 GRAVITATION KOMPAKTER OBJEKTE . 87 4.1 DIE GALILEI ' SCHE RELATIVITAET . 90 4.2 DAS EINSTEIN ' SCHE RELATIVITAETSPRINZIP . 91 4.2.1 DIE SUCHE NACH DEM AETHER . 92 4.2.2 DIE SPEZIELLE RELATIVITAET . 94 4.2.3 ZEITDILATATION - BEWEGTE UHREN GEHEN LANGSAMER . 95 4.2.4 LAENGENKONTRAKTION - BEWEGTE KOERPER ERSCHEINEN VERKUERZT . 97 4.2.5 DIE LORENTZ-TRANSFORMATIONEN . 97 4.2.6 ADDITIONSTHEOREM DER GESCHWINDIGKEITEN . 100 4.2.7 OHNE SPEZIELLE RELATIVITAET KEINE BESCHLEUNIGER . 102 4.2.8 COMPTON-UND DOPPLER-EFFEKT . 104 4.2.9 SPEZIELLE RELATIVITAET IST LEBENSNOTWENDIG . 105 4.3 OHNE GRAVITATION IST DIE WELT FLACH . 106 4.3.1 DIE RAUM-ZEIT VON MINKOWSKI . 107 4.3.2 DIE KAUSALE STRUKTUR DER MINKOWSKI-RAUM-ZEIT . 108 4.3.3 DENKEN SIE IN 1+2 DIMENSIONEN! . 109 4.4 GAUSS UND RIEMANN - DIE VORDENKER EINSTEINS . 112 4.4.1 WIE MESSE ICH DISTANZEN AUF GEKRUEMMTEN FLAECHEN? . 112 4.4.2 DIE KLEIN ' SCHE FLASCHE . 115 4.4.3 DIE TANGENTIALEBENE AN DIE FLAECHE . 116 4.4.4 DIE GAUSS ' SCHE KRUEMMUNG EINER FLAECHE . 117 4.4.5 KONZEPT DER RIEMANN ' SCHEN MANNIGFALTIGKEIT . 121 4.4.6 DIE KUGELOBERFLAECHE ALS 2-D-MANNIGFALTIGKEIT . 123 4.4.7 TRANSPORT VON VEKTOREN UND KRUEMMUNG . 124 INHALTSVERZEICHNIS IX 4.5 DIE AEQUIVALENZPRINZIPIEN VON ALBERT EINSTEIN . 126 4.5.1 DAS SCHWACHE AEQUIVALENZPRINZIP . 127 4.5.2 DAS EINSTEIN ' SCHE AEQUIVALENZPRINZIP . 129 4.5.3 DAS STARKE AEQUIVALENZPRINZIP . 130 4.6 DIE RAUM-ZEIT DER ALLGEMEINEN RELATIVITAETSTHEORIE . 131 4.6.1 GRAVITATION IST GEOMETRIE DER RAUM-ZEIT . 131 4.6.2 DER TRANSPORT VON VEKTOREN IST METRISCH . 133 4.6.3 KOERPER BEWEGEN SICH AUF GEODAETEN IN DER RAUM-ZEIT . 133 4.6.4 DIE EINSTEIN ' SCHEN FELDGLEICHUNGEN . 134 4.7 EINSTEIN AUF DEM PRUEFSTAND . 140 4.7.1 LICHTABLENKUNG AM SONNENRAND . 141 4.7.2 APSIDENDREHUNG DER MERKURBAHN . 144 4.7.3 SHAPIRO-EFFEKT - RADIOSIGNALE VERZOEGERN SICH . 145 4.7.4 TESTS DES STARKEN AEQUIVALENZPRINZIPS . 145 4.7.5 GRAVITY PROBE B MISST KRUEMMUNG UND FRAME-DRAGGING DER ERDE . 146 4.8 ZUSAMMENFASSUNG . 148 4.9 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 148 LITERATUR . 150 5 WEISSE ZWERGE - DIAMANTEN DER MILCHSTRASSE . 151 5.1 SIRIUS B - EIN JUNGER WEISSER ZWERG . 152 5.2 DIE ZUSTANDSGLEICHUNG EINES FERMIGASES . 155 5.2.1 EINE WELT VON BOSONEN UND FERMIONEN . 155 5.2.2 DIE ZUSTANDSGLEICHUNG DES IDEALEN FERMIGASES . 156 5.2.3 ELEKTROSTATISCHE WECHSELWIRKUNG . 160 5.3 CHANDRASEKHAR KAEMPFT GEGEN DAS ESTABLISHMENT . 160 5.4 STRUKTUR DER WEISSEN ZWERGE . 161 5.5 POLYTROPEN-NAEHERUNG . 163 5.6 DIE CHANDRASEKHAR-MASSE - FUNDAMENTALES KONZEPT DER ASTROPHYSIK . 169 5.7 WARUM WERDEN WEISSE ZWERGE INSTABIL? . 170 5.8 WEISSE ZWERGE IN DER MILCHSTRASSE . 172 5.8.1 SPEKTRALTYPEN WEISSER ZWERGE . 172 5.8.2 WEISSE ZWERGE IN SONNENUMGEBUNG . 174 5.8.3 WEISSE ZWERGE IN SDSS UND GAIA DR2 . 176 5.9 KUEHLUNG WEISSER ZWERGE . 177 5.10 ZUSAMMENFASSUNG . 179 5.11 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 180 LITERATUR . 180 6 NEUTRONENSTERNE - DIE KOMPAKTESTEN STERNE . 181 6.1 STRUKTUR DER NEUTRONENSTERNE . 182 6.2 ZUSTANDSGLEICHUNG NEUTRONENSTEMMATERIE . 185 X INHALTSVERZEICHNIS 6.2.1 DAS FREIE NEUTRONENGAS . 185 6.2.2 DAS TROEPFCHENMODELL FUER DIE KRUSTEN . 187 6.2.3 DIE NEUTRONENFLUESSIGKEIT IM CORE . 188 6.2.4 QUARK-HADRONEN-PHASENUEBERGANG IM ZENTRUM . 191 6.3 TOLMAN-OPPENHEIMER-VOLKOFF-GLEICHUNGEN . 194 6.3.1 DIE TOV-GLEICHUNGEN . 194 6.3.2 DICHTESEQUENZ DER NEUTRONENSTERNE . 197 6.3.3 DIE KRITISCHE MASSE VON NEUTRONENSTERNEN . 197 6.3.4 MASSEN-RADIUS-BEZIEHUNG UND GRAVITATIVE ROTVERSCHIEBUNG . 199 6.4 WANN ROTIEREN NEUTRONENSTERNE SCHNELL? . 202 6.4.1 DIE METRIK LANGSAM ROTIERENDER STERNE . 203 6.4.2 ELEKTRODYNAMIK UM ROTIERENDE STERNE . 204 6.5 NEUTRONENSTERNE ALS RADIOPULSARE . 205 6.5.1 WAS IST EIN PULSAR? . 206 6.5.2 ABBREMSRATE UND PULSARDIAGRAMM . 208 6.5.3 DER PULSAR ALS MAGNETISCHER ROTATOR . 212 6.5.4 SPINDOWN-ALTER UND DIE ENTWICKLUNGSZEIT . 213 6.5.5 DIE JUENGSTEN UND AELTESTEN PULSARE . 215 6.5.6 STRUKTUR DER PULSARMAGNETOSPHAERE . 217 6.5.7 MHD-PULSARWINDE . 221 6.6 NEUTRONENSTERNE ALS ROENTGENDOPPELSTERNE . 223 6.6.1 AKKRETION AUF NEUTRONENSTERNE . 224 6.6.2 KLASSEN VON ROENTGENDOPPELSTEMEN . 225 6.7 PULSARE IN DOPPELSTERNSYSTEMEN . 227 6.7.1 PULSARE ALS UHREN . 227 6.7.2 WAS IST PULSAR-TIMING? . 227 6.7.3 KLASSISCHE BAHNELEMENTE IM DOPPELSTERNSYSTEM . 231 6.7.4 POST-KEPLER ' SCHE EFFEKTE IN BINAERSYSTEMEN . 233 6.7.5 DER ERSTE DOPPELPULSAR . 240 6.7.6 EIN DREIFACHSYSTEM MIT PULSAR TESTET EINSTEIN . 243 6.8 MAGNETFELDER DER NEUTRONENSTEME . 245 6.8.1 URSPRUNG DER MAGNETFELDER . 247 6.8.2 ZEITLICHE ENTWICKLUNG DER MAGNETFELDER . 248 6.8.3 RECYCLING UND MILLISEKUNDENPULSARE . 250 6.8.4 MAGNETFELDER AKKRETIERENDER NEUTRONENSTERNE . 252 6.9 CASSIOPEIA A UND SN 87A - DIE BEIDEN JUENGSTEN NEUTRONENSTERNE . 252 6.9.1 WIE KUEHLEN NEUTRONENSTERNE? . 253 6.9.2 CASSIOPEIA A - DER JUENGSTE NEUTRONENSTERN IN DER MILCHSTRASSE . 254 6.9.3 NEUTRONENSTERN IN SN 1987A? . 257 6.10 20.000 PULSARE MIT SKA . 258 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.11 NEUTRONENSTERNE - DIE ZUKUNFT BEGINNT GERADE . 260 6.12 ZUSAMMENFASSUNG . 261 6.13 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 261 LITERATUR . 261 7 SCHWARZE LOECHER SIND REINE GEOMETRIE . 263 7.1 DAS NICHTROTIERENDE SCHWARZE LOCH . 266 7.1.1 DIE SCHWARZSCHILD-METRIK . 266 7.1.2 DER HORIZONT . 267 7.1.3 DAS KEPLER-PROBLEM UND DIE APSIDENDREHUNG . 268 7.1.4 LICHTABLENKUNG UND PHOTONENSPHAERE . 275 7.2 SCHWARZE LOECHER UND MODERNES VAKUUM . 275 7.3 DAS ROTIERENDE SCHWARZE LOCH . 281 7.3.1 DIE KERR-LOESUNG . 281 7.3.2 HORIZONT UND ERGOSPHAERE . 281 7.3.3 DIE INNERSTE KREISBAHN ISCO . 285 7.3.4 STRAHLUNGSEFFIZIENZ EINES SCHWARZEN LOCHS . 288 7.4 PHOTONEN IN DER KERR-GEOMETRIE . 291 7.4.1 ROTVERSCHIEBUNGS UND DOPPLER-FAKTOR . 292 7.4.2 ANSICHTEN EINER AKKRETIONSSCHEIBE . 294 7.4.3 DAS ERSTE BILD EINES SCHWARZEN LOCHS . 295 7.5 ENTROPIE EINES SCHWARZEN LOCHS . 299 7.5.1 GEOMETRIE DES HORIZONTS . 299 7.5.2 MASSENFORMEL . 300 7.5.3 OBERFLAECHENGRAVITATION . 301 7.5.4 HAUPTSAETZE DER SCHWARZ-LOCH-ENTWICKLUNG . 301 7.5.5 BEKENSTEIN-ENTROPIE EINES SCHWARZEN LOCHS . 303 7.5.6 ROTATIONSENERGIE SCHWARZER LOECHER . 305 7.5.7 WAS IST ENTROPIE? . 306 7.5.8 INFORMATIONSVERLUSTPARADOXON . 307 7.5.9 SINGULARITAETEN UND QUANTENGRAVITATION . 308 7.6 SCHWARZE LOECHER ALS ASTRONOMISCHE OBJEKTE . 310 7.6.1 STELLARE SCHWARZE LOECHER . 310 7.6.2 MITTELSCHWERE SCHWARZE LOECHER . 313 7.6.3 SCHWARZE LOECHER IN ZENTREN VON GALAXIEN . 313 7.7 DAS SCHWARZE LOCH IM GALAKTISCHEN ZENTRUM . 323 7.7.1 DER NUKLEARE STERNHAUFEN . 324 7.7.2 SAGITTARIUS A* UND EINSTEIN . 327 7.7.3 GRAVITY - GANZ NAHE AM SCHWARZEN LOCH . 331 7.8 ZUSAMMENFASSUNG . 333 7.9 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 334 LITERATUR . 334 XII INHALTSVERZEICHNIS 8 GRAVITATIONSWELLEN VON KOMPAKTEN OBJEKTEN . 337 8.1 EINSTEIN POSTULIERT DIE EXISTENZ VON GRAVITATIONSWELLEN . 339 8.2 WAS SIND GRAVITATIONSWELLEN? . 340 8.3 WELCHE OBJEKTE ERZEUGEN GRAVITATIONSWELLEN? . 346 8.3.1 SUPERNOVAE VOM TYP II . 347 8.3.2 ENGE DOPPELSTERNSYSTEME . 348 8.3.3 INSPIRAL VON NEUTRONENSTEMEN UND SCHWARZEN LOECHERN . 352 8.3.4 BERGE AUF SCHNELL ROTIERENDEN NEUTRONENSTEMEN . 355 8.3.5 DER SOUND DES URKNALLS . 355 8.4 WIE KANN MAN GRAVITATIONSWELLEN DETEKTIEREN? . 356 8.4.1 SIGNAL EINES GRAVITATIONSWELLENDETEKTORS . 356 8.4.2 ERSTE VERSUCHE: RESONANTE ZYLINDERANTENNEN . 357 8.4.3 GWELLEN-INTERFEROMETER DER ERSTEN GENERATION . 358 8.4.4 GWELLEN-INTERFEROMETER DER ZWEITEN GENERATION . 360 8.5 WENN SCHWARZE LOECHER VERSCHMELZEN . 361 8.5.1 KOMPAKTE OBJEKTE IN BINAERSYSTEMEN ERZEUGEN GRAVITATIONSWELLEN . 361 8.5.2 DIE ERSTEN SCHWARZ-LOCH-MERGER MIT ADVLIGO . 362 8.5.3 DER NOBELPREIS IN PHYSIK 2017 . 364 8.5.4 DAS CHIRP-SIGNAL DER GRAVITATIONSWELLEN . 368 8.5.5 DAS MASSENSPEKTRUM SCHWARZER LOECHER . 369 8.5.6 DREHIMPULSVERTEILUNG . 373 8.6 KILONOVAE - WENN NEUTRONENSTERNE VERSCHMELZEN . 374 8.7 GWELLEN-DETEKTOREN DER DRITTEN GENERATION . 378 8.7.1 COSMIC EXPLORER CE . 379 8.7.2 ET XYLOPHON . 379 8.8 WELTRAUMOBSERVATORIEN FUER GRAVITATIONSWELLEN . 384 8.8.1 WISSENSCHAFTSPOLITIK UND WELTRAUMPROGRAMME . 384 8.8.2 DAS EUROPAEISCHE WELTRAUMOBSERVATORIUM LISA . 385 8.9 ZU ERWARTENDE DETEKTIONSRATEN . 387 8.10 DEZI-HERTZ-GRAVITATIONSWELLEN . 390 8.11 ZUSAMMENFASSUNG . 390 8.12 LOESUNGEN ZU AUFGABEN . 393 LITERATUR . 393 9 ANHANG . 395 9.1 LEHRBUECHER . 395 9.2 KONSTANTEN DER PHYSIK UND ASTRONOMIE . 396 9.3 MEILENSTEINE IN DER ENTWICKLUNG DER KOMPAKTEN OBJEKTE . 398 9.4 GLOSSAR . 399 STICHWORTVERZEICHNIS . 415
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