Hertentamen Inleiding Astrofysica 19 December 2015,

Transcriptie

1 Hertentamen Inleiding Astrofysica 19 December 2015, Let op lees onderstaande goed door! *) Dit tentamen omvat 4 opdrachten. De eerste opdracht bestaat uit tien individuele kennisvragen. Deze vragen moeten kort beantwoord woorden. Laat bij de andere opdrachten zien hoe je aan je antwoorden komt. Opdracht 1: 3.0 punten Opdracht 2: 2.5 punten Opdracht 3: 2.5 Punten Opdracht 4: 2.0 punten *) Maak iedere opdracht op een apart blad, omdat opgaven ieder apart worden nagekeken. *) Schrijf op ieder blad je naam en studentnummer. Leg je studentkaart op tafel. *) Alleen het gebruik van een reguliere rekenmachine is toegestaan (geen grafische rekenmachine) *) Alle telefoons moeten uit staan, in je tas/jas zitten, en mogen tijdens het tentamen niet tevoorschijn worden gehaald. *) Bijgevoegd zijn natuurconstanten die mogelijk gebruikt moeten worden. Ook is bijgevoegd een lijst van formules. *) Schrijf duidelijk en werk overzichtelijk. Kladpapier wordt niet nagekeken. *) Bij constatering van fraude wordt verdere deelname aan het tentamen uitgesloten. Dit zal tevens aan de examencommissie worden doorgegeven, wat kan resulteren in uitsluiting van verdere deelname aan de studie. VEEL SUCCES!

2 Natuurkundige constanten Sterrenkundige constanten

3 Formules

4 Opdracht 1 (maak deze op een apart blad) 1a. Leg de eerste en tweede wet van Kepler uit. [score 0.3] 1b. Wanneer zie je een atomaire lijn in emissie of absorptie? [score 0.3] 1c. Wat bedoelen sterrenkundigen met interferometrie? [score 0.3] 1d.Waar bevinden zich de planetoïdengordel, de Kuipergordel en de Oortwolk? [score 0.3] 1e. Waarom worden er met direct imaging vooral jonge exoplaneten gevonden? [score 0.3] 1f. Zet in de juiste volgorde van binnen naar de buitenkant van de zon: stralingszone, convectiezone, kern, corona, fotosfeer. [score 0.3] 1g. Teken een Hertzsprung-Russel diagram, laat zien wat er op de assen staat, en schets de hoofdreeks, en de posities van rode reuzen en witte dwergen. [score 0.3] 1h. Wat is een supernova type Ia, en waarom zijn deze van groot belang in de sterrenkunde? [score 0.3] 1i. Wat veroorzaakt de 21 cm emissielijn, en waar is deze vooral voor gebruikt? [score 0.3] 1j. Leg uit wat een gravitatielens is. [score 0.3] Opdracht 2 (maak deze op een apart blad) 2a. Ster A heeft een absolute magnitude van M=4.4 en staat op een afstand van 135 parsec. Wat is de schijnbare magnitude van deze ster? b) Wat is de parallax van deze ster? [score 0.4] c) Ster A maakt onderdeel uit van een groepje van samen drie identieke sterren die om elkaar heen draaien. Wat is de schijnbare magnitude van dit drievoudig ster-systeem (dus van de drie sterren samen)? [score 0.8] d) De drie sterren staan onderling op een afstand van 10 AU. Hoe groot moet de diameter van een optische telescoop zijn om deze sterren te kunnen scheiden? Je hoeft hierbij geen rekening te houden met de seeing. [score 0.8]

5 Opdracht 3 (maak deze op een apart blad) Een exoplaneet vertoont overgangen (transits) bij zijn moederster, welke een diepte hebben van 0.5% en elke 5 dagen voorkomen. De ster heeft een massa 1.5 groter dan de zon, en ook een straal 1.5 groter dan de zon. 3a) Hoe groot is de planeet (in eenheden van Jupiterstralen R Jup = km)? 3b) Wat is de omloopstijd van de planeet, en hoe ver staat deze van de moederster? 3c) De oppervlakte-temperatuur van de ster is T=7000 K. Wat is de evenwichtstemperatuur van de planeet, aannemende dat deze 10% van het sterlicht reflecteert? [score 0.7] 3d) Wat is de maximale radiële snelheid die we door de invloed van de planeet aan de ster kunnen meten? [score 0.8] Opdracht 4 (maak deze op een apart blad) Het is gegeven dat de zon zich gedurende haar leven zo n 10 miljard jaar op de hoofdreeks begeeft. a) Barnard s ster heeft een lichtkracht van die van de zon, en een massa van M zon. Waarom verbrandt een rode dwergster als Barnard s ster haar waterstof veel langzamer dan de zon? b) Aannemende dat de lichtkracht constant is, en dat Barnard s ster een zelfde fractie waterstof kan verbranden als onze zon,, hoe lang verblijft Barnard s ster op de hoofdreeks? c) Waarom kent het heelal geen lage massa sterren zoals Barnard s ster die in de rode reuzenfase zijn? d) In werkelijkheid blijft Barnard s ster nog veel langer waterstof verbranden dan de berekening hierboven laat zien. Waarom is dit?