Tentamen Inleiding Astrofysica

Vergelijkbare documenten
Hertentamen Inleiding Astrofysica 19 December 2015,

Tentamen Inleiding Astrofysica 19 December 2016,

Tentamen Inleiding Astrofysica 16 December 2015,

Inleiding Astrofysica Tentamen 2009/2010: antwoorden

TE TAME I LEIDI G ASTROFYSICA WOE SDAG 6 FEBRUARI 2013,

TENTAMEN INLEIDING ASTROFYSICA WOENSDAG 15 DECEMBER,

TE TAME I LEIDI G ASTROFYSICA WOE SDAG 12 DECEMBER 2012,

TENTAMEN INLEIDING ASTROFYSICA WOENSDAG 14 DECEMBER,

Inleiding Astrofysica

naarmate de afstand groter wordt zijn objecten met of grotere afmeting of grotere helderheid nodig als standard rod of standard candle

Inleiding Astrofysica

TENTAMEN PLANETENSTELSELS 30 MEI 2016, UUR

Lichtkracht = flux (4π D 2 ) Massa = (snelheid) 2 (baanstraal) / G. Diameter = hoekdiameter D. (Temperatuur) 4 = lichtkracht / oppervlakte / σ

Inleiding Astrofysica College 3 10 oktober Ignas Snellen

Inleiding Astrofysica

Tentamen Planetenstelsels met oplossingen 19 april 2012 Docent: Dr. Michiel Hogerheijde

Inleiding Astrofysica

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

Inleiding Astrofysica in 90 vragen en 18 formules Ignas Snellen, Universiteit Leiden, 2014

Inleiding Astrofysica College 2 19 september

Astrofysica. Ontstaan En Levensloop Van Sterren

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

HERTENTAMEN PLANETENSTELSELS 13 JULI 2015,

Stervorming. Scenario: Jonge sterren komen voor in groepen (vormen dus samen, tegelijkertijd) Jeans massa. Voorbeelden:

Uitwerking Opgave Zonnestelsel 2005/2006: 1. 1 Het Zonnestelsel en de Zon. 1.1 Het Barycentrum van het Zonnestelsel

Afstanden in de astrofysica

De kosmische afstandsladder

Inleiding Astrofysica

Prof.dr. A. Achterberg, IMAPP

Melkwegstelsels. Eigenschappen en ruimtelijke verdeling. - morfologie - sterpopulaties - ISM eigenschappen - massa, afmeting en helderheid

Hoe meten we STERAFSTANDEN?

Opgave Zonnestelsel 2005/2006: 7. 7 Het viriaal theorema en de Jeans Massa: Stervorming. 7.1 Het viriaal theorema

Inleiding Astrofysica

Hoe meten we STERAFSTANDEN?

De Melkweg. - Sterverdeling - Structuur - Gas verdeling - Kinematica

Inleiding Astrofysica College 2 15 september Ignas Snellen

Variabele Sterren. Instability strip: Cepheiden RR Lyrae W Virginis sterren. Rode reuzen op de z.g. instability strip in het HR diagram

Begripsvragen: Elektromagnetische straling

Bram Achterberg Afdeling Sterrenkunde IMAPP, Radboud Universiteit Nijmegen

Afstanden tot Melkwegstelsels

Sterren en sterevolutie Edwin Mathlener

DE XXXII INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

Sterrenkundig Practicum 2 3 maart Proef 3, deel1: De massa van het zwarte gat in M87

PLANETENSTELSELS - WERKCOLLEGE 3. Opdracht 5: Exoplaneet WASP-203b

Vlaamse Sterrenkunde Olympiade 2010

INLEIDING STERRENKUNDE 1A 2005

Werkcollege III Het Heelal

PLANETENSTELSELS IN ONZE MELKWEG. Opgaven

HC-7i Exo-planeten. Wat houdt ons tegen om te geloven dat, net als onze zon, elke ster omringd is door planeten? Chr.

Het Heelal. N.G. Schultheiss

Inleveren opdrachten en eisen verslag

Sterren en sterevolutie Edwin Mathlener

Afstanden in de sterrenkunde

Hoofdstuk 8 Hemelmechanica. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren Vakcode 8C120 7 april 2010, uur. Het gebruik van een (grafische) rekenmachine is toegestaan.

Je weet dat hoe verder je van een lamp verwijderd bent hoe minder licht je ontvangt. Een

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 27 november 2003 van 09:00 12:00 uur

Toets T1 Algemene en Anorganische Chemie. 02 oktober 2013

Sterrenstelsels. prof.dr. Paul Groot Afdeling Sterrenkunde, IMAPP Radboud Universiteit Nijmegen

Speciale relativiteitstheorie

13 Zonnestelsel en heelal

Antwoorden Tentamen Fysica van de Vaste Stof woensdag 2 maart 2011, uur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 16 november 2004 van 14:00 17:00 uur

Inleiding Astrofysica

Keuzeopdracht natuurkunde voor 5/6vwo

0. Meerkeuze opgaven. 1) b 2) c 3) c 4) c 5) d 6) a 7) c 8) d 9) b 10) b 11) b 12) c 13) b 14) a 15) c 16) a 17) b 18)d

Vlaamse Sterrenkunde Olympiade 2010

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 21 januari 2005 van 14:00 17:00 uur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 16 januari 2006 van 14:00 17:00 uur

Eindexamen natuurkunde pilot havo I

( ) ( r) Stralingstransport in een HI wolk. kunnen we dit herschrijven als: en voor een stralende HI wolk gezien tegen een achtergrondstralingsveld

Inleiding Astrofysica College 8 9 november Ignas Snellen

Herkansing Toets T1 en T2 AAC. 08 november 2013

13 Zonnestelsel en heelal

STERREN EN MELKWEGSTELSELS

Tentamen Mechanica ( )

11/15/16. Inleiding Astrofysica College 8 14 november Ignas Snellen. De melkweg

Examen HAVO. natuurkunde (pilot) tijdvak 1 vrijdag 28 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Tentamen Inleiding Quantumchemie (MST1171)

De 38e Internationale Natuurkunde Olympiade Iran Theorie-toets Zondag 15 juli 2007

sterren en sterevolutie

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen Stralingsfysica (3D100) d.d. 9 januari 2008 van 9:00 12:00 uur

Voorronde Nederlandse Sterrenkunde Olympiade 2018

Tentamen Algemene en Anorganische Chemie. 01 november 2011

Sterrenstof. OnzeWereld, Ons Heelal

De Melkweg: visueel. sterren, nevels en stof. De Melkweg: atomair waterstof. atomair waterstof straalt bij een golflengte van 21cm

Frequentie = aantal golven per seconde op gegeven plek = v/λ = ν. Golflengte x frequentie = golfsnelheid

Onze Zon is een doodgewone gele ster. Inleiding sterren. Energiebron: hydrostatisch evenwicht. De atmosfeer van de Zon

Vlaamse Sterrenkunde Olympiade 2011

Hertentamen Klassieke Mechanica a, 15 juli 2015, 14u00 17u00 Let op lees onderstaande goed door!

De Melkweg. Schijfvormig stelsel van sterren en gas. Wij zitten in die schijf en zien daardoor een band aan de hemel

Inleiding Astrofysica college 6

Oefeningenexamen Inleiding tot de Sterrenkunde

Prak%sche Sterrenkunde

HOE VIND JE EXOPLANETEN?

Uitwerkingen van het Tentamen Moleculaire Simulaties - 8C Januari uur

Tentamen Klassieke Mechanica a, 12 juni 2015, 14u00 17u00. Let op lees onderstaande goed door!

GEEF STERRENKUNDE DE RUIMTE! SPECTROSCOPISCH ONDERZOEK VAN STERLICHT INTRODUCTIE

Transcriptie:

Tentamen Inleiding Astrofysica 19 December 2017, 10.00-13.00 Let op lees onderstaande goed door! Dit tentamen omvat 5 opdrachten, die maximaal 100 punten opleveren. De eerste opdracht bestaat uit tien individuele kennisvragen. Deze vragen moeten kort beantwoord worden. Laat bij de andere opdrachten zien hoe je aan je antwoorden komt. o Opdracht 1: 30 punten o Opdracht 2: 14 punten o Opdracht 3: 12 punten o Opdracht 4: 23 punten o Opdracht 5: 21 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. Op de volgende pagina vind je een lijst met 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!

Overzicht van (afgeronde) constanten in SI eenheden zoals die voor het tentamen gebruikt mogen worden. Natuurkundige constanten Zwaartekrachtsconstante G = 6.673 x 10-11 m 3 kg -1 s -2 Lichtsnelheid in vacüum c = 2.998 x 10 8 m s -1 Constante van Stefan-Boltzmann σ = 5.670 x 10-8 W m -2 K -4 Constante van Planck h = 6.626 x 10-34 J s Constante van Boltzmann k = 1.381 x 10-23 J K -1 Atomaire massa-eenheid m 0 = 1.661 x 10-27 kg Massa van het proton m p = 1.673 x 10-27 kg Massa van het elektron m e = 9.109 x 10-31 kg Lading van het elektron e = 1.602 x 10-19 C Dielektrische constante ϵ 0 = 8.854 x 10-12 C 2 kg -1 s 2 Thomson werkzame doorsnede σ e = 6.652 x 10-29 m 2 Gasconstante R = 8.314 x 10 3 J K -1 kmol -1 Getal van Avogadro N A = 6.022 x 10 23 mol -1 Sterrenkundige constanten Parsec pc = 3.086 x 10 16 m Astronomische eenheid AE = 1.496 x 10 11 m Massa van de Zon M = 1.989 x 10 30 kg Lichtkracht van de Zon L = 3.839 x 10 26 W Effectieve temperatuur van de Zon T = 5778 K Straal van de Zon R = 6.995 x 10 8 m Massa van de Aarde M = 5.974 x 10 24 kg Absolute B-band magnitude v.d. Zon M B = 5.48 Schijnbare visuele magnitude van de Zon m V = -26.75 Hubble constante H 0 = 70 km/s/mpc

Formules λ obs = λ 0 1+ v P 2 = 4π 2 a 3 c G M + m L E = hν F = 4πd 2 V rot = GM r E = 3 2 kt d = 1 π θ =1.22 λ D H 0 = v d h = 90 b δ I ν (T ) 2kT ν 2 z = λ λ obs 0 v c 2 λ 0 c m 1 m 2 = 2.5log F 1 E = mc 2 α = 24N / 365 F 2 λ = hc ΔE = 91.16nm 1 1 2 2 n 1 n 2 1 1 M = m +5 5log 10 d F bol = dλf( λ) 0 GST = (UT 12) + 24N / 365 3/2 m F(v)dv = 4π v 2 exp mv2 dv 2πkT 2kT I ν (T ) = 2hν 3 c 2 1 e hν /kt 1 Δλ λ 3 10 7 µ 1/2 T 1K n 2 exp ΔE n 1 kt I ν (T ) ν 3 hν /kt e λ max = 0.002898 / T eff [m] µ = v t d I(x) = I 0 e nσ x I 0 e τ ( x) v esc = 2GM r I tot = σt 4 L W P = 4πr 2 π R 2 P (1 A) U = 3 GM 2 5 R R Jeans kt Gµρ V s V p = M p M s

Opdracht 1 (maak deze op een apart blad) Hieronder vind je 10 kennisvragen die je kort moet beantwoorden. Elk goed antwoord levert 3 punten op. a) Benoem de twee coördinaten, referentievlak en nulpunt voor het hoogte-azimut en equatoriaal coördinatensysteem. b) Hoe herken je een spectraal lijn die veroorzaakt wordt door een verboden overgang? c) Waarom is de rand van de zonneschijf donkerder en minder helder? d) Noem twee redenen waarom astronomen steeds grotere telescopen willen bouwen. e) Welke drie lagen onderscheiden we in de atmosfeer van de Zon? f) Zet in de juiste volgorde van hete naar koele sterren; A,G,M,O,K,F,B g) Teken een Hertzsprung-Russel diagram en laat zien wat er op de assen staat; schets de hoofdreeks, de positie van rode reuzen en witte dwergen h) Wat is een planetaire nevel en waardoor wordt deze veroorzaakt? i) Wat is de bron van energie in actieve melkwegstelsels? j) Hoe liet Hubble zien dat de Andromedanevel een sterrenstelsel is zoals de Melkweg? Opdracht 2 (maak deze op een apart blad) a) [4 punten] Een ster heeft een schijnbare magnitude van 4.4 en heeft een parallax van 0.007. Wat is de afstandsmodulus van deze ster? b) [5 punten] Deze ster is onderdeel van een groepje van drie identieke sterren die om elkaar heen draaien. Wat is de schijnbare magnitude van dit systeem als we de afzonderlijke sterren niet kunnen oplossen? c) [5 punten] De drie sterren staan op een onderlinge afstand van 10 AE. Hoe groot moet de diameter van een ruimtetelescoop zijn om deze sterren afzonderlijk waar te nemen op een golflengte van 550nm? z.o.z.

Opdracht 3 (maak deze op een apart blad) NGC3198 is een melkwegstel op een afstand van 14,5 Mpc, met lichtkracht in de B-band van 10 10 L B,. Op een straal van 30 kpc van het centrum, ver buiten de stellaire schijf, nemen we neutraal waterstof gas waar dat een rotatiesnelheid van 150 km/s heeft. a) [4 punten] Wat is de roodverschuiving van NGC3198? b) [4 punten] Bereken de massa binnen een straal van 30 kpc. c) [4 punten] Wat is er vreemd aan de verhouding tussen massa en lichtkracht op een straal van 30 kpc? Opdracht 4 (maak deze op een apart blad) Tijdens het verblijf op de hoofdreeks fuseert de Zon waterstof in helium. Deze periode duurt voor de Zon 10 miljard jaar. Een ster heeft een lichtkracht 25L en een massa van 2M en effectieve temperatuur 9900K. a) [4 punten] Hoe lang blijft deze ster op de hoofdreeks, als we aannemen dat de lichtkracht constant is en dat de ster eenzelfde fractie waterstof kan verbranden als de Zon? b) [4 punten] De ster heeft een begeleider met het spectrum van een zwartlichaamstraler dat piekt op een golflengte van 120nm. Wat is de temperatuur van de begeleider? c) [5 punten] De periode van dit dubbelster systeem is 18 dagen en de afstand tussen de twee sterren is 0,2 AE. Wat is de massa van de begeleider? d) [4 punten] De lichtkracht van de begeleider is slechts 0.02L. Wat is de straal van de begeleider? Wat voor object is dit? e) [3 punten] Het baanvlak van de begeleider ligt in onze gezichtslijn en de sterren bedekken elkaar daarom periodiek. Schets het verloop van de flux als functie van tijd; geef hierbij aan welke ster wordt bedekt. f) [3 punten] Wat zal er in de toekomst met de begeleider gebeuren? Motiveer je antwoord. z.o.z.

Opdracht 5 (maak deze op een apart blad) De G8V ster 55 Cancri heeft een massa van M=0.95M, een straal R=1.15R en effectieve temperatuur T=5373K. a) [3 punten] Hoe vergelijkt de leeftijd van 55 Cancri met de leeftijd van de Zon? Motiveer je antwoord. Rond deze ster zijn een aantal exoplaneten ontdekt. Omdat het baanvlak in onze gezichtslijn ligt, kunnen we dankzij de sterbedekkingen de massa en grootte van de planeten bepalen. Een van de exoplaneten beweegt in een cirkelbaan met een straal a=0.0159 AE en periode van 18 uur. b) [4 punten] Wat is de baansnelheid van de exoplaneet? c) [4 punten] De exoplaneet wordt ook gedetecteerd dankzij variaties in de radiële snelheid van de ster met een amplitude van 6.1 m/s. Wat is de massa van de planeet (in eenheden van de massa van de Aarde)? d) [4 punten] De albedo van de exoplaneet is 0,4. Als we aannemen dat de geabsorbeerde energie van 55 Cancri over het hele planeetoppervlak wordt verspreid, en weer wordt uitgestraald als een zwartlichaamstraler, wat is dan de evenwichtstemperatuur? e) [3 punten] Wat is de rotatieperiode van de exoplaneet on haar eigen as? Motiveer je antwoord. f) [3 punten] Rotsachtig materiaal smelt bij temperaturen boven de 1500K. Hoe denk je dat het oppervlak van de exoplaneet eruit ziet? Motiveer je beschrijving. - Einde -