Explodierende Sterne
Stellar Explosions

Modul PH2078

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom WS 2017/8 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
WS 2017/8WS 2010/1

Basisdaten

PH2078 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 40 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2078 ist Hans-Thomas Janka.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Beobachtungen und Phaenomenologie von Sternexplosionen
  • Klassifizierung von Supernovatypen
  • Elementare Grundlagen der Sternentwicklung massereicher Sterne
  • Grundlagen der Hydrodynamik astrophysikalischer Plasmen
  • Neutrinoprozesse in Supernovae und heissen Neutronensternen
  • Grundkenntnisse zum Neutrino- und Strahlungstransport
  • Grundlegende Prinzipien, die Dauer, Helligkeit und Farbe von Supernovalichtkurven bestimmen
  • Wechselwirkung von Strahlung mit Materie und Opazitaet der Explosionsejekta
  • Prozesse zur Spektrenbildung bei der Strahlungsemission
  • Physikalische Prozesse beim stellaren Kollaps und bei Sternexplosionen
  • Kosmische Gammablitze, Hypernovae, Paarinstabilitaets-Supernovae, extrem helle Supernovae
  • Relativistische Phaenomene bei hohen Dichten und starken Gravitationsfeldern
  • Erzeugung von Gravitationswellen in Sternexplosionen; Beobachtungsaspekte

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der / die Studierende in der Lage:

  1. die auf theoretischen und auf Beobachtungen basierende Klassifizierung von Supernovae zu benennen.
  2. die physikalischen Grundlagen der Klassifizierung zu verstehen.
  3. die Grundzuege des Sternaufbaus und der Sternentwicklung bis zu den Endstadien zu erklaeren.
  4. elementare Skalenrelationen aus den Differentialgleichungen der Sternstruktur abzuleiten.
  5. einfache Formeln zur Abschaetzungen der Groessenordnung wichtiger Effekte in explodierenden Sternen anzuwenden.
  6. die Grundlagen zum physikalischen Verstaendnis von Sternexplosionen zu erklaeren.
  7. die diagnostischen Moeglichkeiten verschiedener Beobachtungskanaele fuer das bessere Verstaednis von Sternexplosionen zu beurteilen.
  8. die Bedeutung von Supernovae in der Astrophysik, Kernphysik, Neutrinophysik und Gravitationsphysik zu bewerten.

Voraussetzungen

Theoretische Astrophysik (Einfuehrungsvorlesung PH2080) ist von Vorteil, aber nicht zwingend notwendig. Physikalische Grundlagen von Vorlesungen bis zum Bachelor werden stark empfohlen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Explodierende Sterne Janka, H. Müller, E. Fr, 14:00–16:00, PH HS3

Lern- und Lehrmethoden

Vorlesungen zur frontalen Vermittlung von Lerninhalten in didaktischer, strukturierter und umfassender Form. Aus dem sehr breiten Forschungsgebiet werden aktuelle Themen selektiv behandelt. Regelmaessiger Besuch der Vorlesungen wird dringend empfohlen.

Selbststudium zum Nacharbeiten und Erlernen des Vorlesungsstoffes anhand der eigenen Notizen aus der Vorlesung, Lehrbuechern und aktuellen Uebersichtsartikeln in der Fachliteratur. Das Selbststudium ist zur Vertiefung der Lehrinhalte und zum Erreichen der angestrebten Lernergebnisse unverzichtbar.

Medienformen

Tafelanschrieb, Folien, in Ausnahmen Laptop-Projektion.

Literatur

Uebersichtsartikel (Scientific review articles):

  • "Neutrino-driven Explosions",  H.-Th. Janka, chapter in 'Handbook of Supernovae,' edited by A. Alsabti and P. Murdin (Springer,2017) (arXiv:1702.08825)
  • "Neutrino Emission from Supernovae", H.-Th. Janka, chapter in 'Handbook of Supernovae,' edited by A. Alsabti and P. Murdin (Springer,2017) (arXiv:1702.08713)
  • "The Status of Multi-Dimensional Core-Collapse Supernova Models",  B. Müller, Publications of the Astronomical Society of Australia, Volume 33, id.e048 (arXiv:1608.03274)
  • "Spectra of Supernovae in the Nebular Phase",  A. Jerkstrand, chapter in 'Handbook of Supernovae,' edited by A. Alsabti and P. Murdin (Springer,2017) (arXiv:1702.06702)
  • "The Extremes of Thermonuclear Supernovae",  S.Taubenberger, chapter in 'Handbook of Supernovae,' edited by A. Alsabti and P. Murdin (Springer,2017) (arXiv:1703.00528)
  • "Combustion in thermonuclear supernova explosions",  F. Roepke, chapter in 'Handbook of Supernovae,' edited by A. Alsabti and P. Murdin (Springer,2017) (arXiv:1703.09274)
  • "Explosion Mechanisms of Core-Collapse Supernovae", H.-Th. Janka, Annual Review of Nuclear and Particle Science 62: 381 (arXiv:1206.2503)
  • "The Hans Bethe Centennial Volume (1996-2006)",  G. Brown, V. Kalogera, Ed van den Heuvel  (Physics Reports 442, 2007)
  • "The Physics of Core-Collapse Supernovae", S. Woosley, H.-Th. Janka (Nature Physics 1, 147, 2005)
  • "The Supernovae Gamma-Ray Burst Connection",   S. Woosley, J.S. Bloom (Ann. Rev. Astron. Astrophys. 44, 507, 2006)

Lehrbücher (Text books):

  • "Black Holes, White Dwarfs, and Neutron Stars",  S.L. Shapiro, S.A. Teukolsky (Wiley, NY, 1983)
  • "Computational Methods for Astrophysical Fluid Flow",  R.J. Le Veque, D. Mihalas, E.A. Dorfi, E. Müller  (Springer, Berlin, 1998)
  • "Teilchenastrophysik",   H.V. Klapdor-Kleingrothaus, K. Zuber (Teubner Studienbücher Physik, Stuttgart, 1997); available also in English: "Particle Astrophysics" (IoP, CRC Press, 1997)

Populär, aber z.T. gehobenes Nivau (Popular articles and books, partly above elementary level):

  • "Supernovae und Gammablitze", H.-Th. Janka (Springer Spektrum, Heidelberg 2011)
  • "Rätselhafte Supernovae",  W. Hillebrandt, H.-Th. Janka, E. Müller (Spektrum der Wissenschaft, Juli 2005, 36)
  • "How to Blow Up a Star",   W. Hillebrandt, H.-Th. Janka, E. Müller (Scientific American, October 2006, 43)
  • "Supernovaexplosionen und rasende Neutronensterne",  H.-T. Janka (Sterne und Weltraum, 01/2007)
  • "Supernovae und kosmische Gammablitze",  H.-Th. Janka, S. Klose, F. Roepke, (Sterne und Weltraum, 03/2011 und 04/2011)

Internet und Skript (Internet and script):

  • http://www.mpa-garching.mpg.de/~thj/popular-en.html
  • http://wwwmpa.mpa-garching.mpg.de/lectures/SNE/
  • http://wwwmpa.mpa-garching.mpg.de/lectures/WDNSBH/

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 30-45 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Abruf einfacher Formeln zur Erfassung elementarer Zusammenhaenge und einfache Rechnungen zur quantitativen Abschaetzung von relevanten Groessenordnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Beschreibung und Begruendung des Klassifizierungsschemas fuer verschiedene Typen von Supernovae.
  • Erinnern der wichtigsten Neutrinowechselwirkungen im Kern von Supernovae.
  • Anwenden von Skalierungsgesetzen zur Erklaerung grundlegender Eigenschaften massereicher Sterne.
  • Unterscheiden and Abschaetzen der fundamentalen Energiequellen verschiedener Typen von Supernovae.
  • Erklaerung der physikalischen Mechanismen fuer die Explosion verschiedener Supernovae.
  • Bewertung des moeglichen Erkenntnisgewinns durch Beobachtung von Sternexplosionen mittels unterschiedlicher Signale (elektromagnetisch, Neutrinos, Gravitationswellen).

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Explodierende Sterne
Mo, 5.2.2018 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor 20.3.2018. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before 2018-03-20. bis 15.1.2018
Di, 20.3.2018 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin zwischen 20.3.2018 und 14.4.2018. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date between 2018-03-20 and 2018-04-14. bis 19.3.2018

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