Unterrichtsmaterial

Manche Sterne explodieren am Ende ihrer Lebenszeit. Ein solches Ereignis bezeichnen Astrophysiker-Innen als eine Supernova. Diese kurze Erklärung wirft zweifelsohne einige Fragen auf: Was sind die genauen Voraussetzungen dafür, dass ein Stern sich selbst in einem letzten, hellen Aufleuchten vernichtet? Wird die Sonne am Ende ihres Lebens auch zur Supernova?

Die Suche nach lebensfreundlichen Planeten erfordert die Berücksichtigung mehrerer Faktoren, wie z.B. den Abstand zu ihren Sternen oder die Existenz einer Atmosphäre als Schutz vor gefährlicher UV-Strahlung. In diesem WIS-Beitrag nehmen Schülerinnen und Schüler die Rolle eines Nachwuchs-wissenschaftlers an und prüfen ausgewählte Kandidaten auf ihre Habitabilität.

Unser Bildungssystem in Deutschland steckt in einer tiefen Krise. Es besteht dringender Handlungs-bedarf. Eine Stärkung des MINT-Bereichs ist eine unverzichtbare Aufgabe bei der Umgestaltung unseres Bildungssystems. Die Astronomie kann und sollte dabei eine wichtige Rolle spielen.

Bis heute (Stand August 2023) wurden insgesamt 1058 Exoplaneten (von insgesamt 5484) mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode nachgewiesen. Zu diesen Entdeckungen zählen auch die beiden erdähnlichen Exoplaneten um den Roten Riesen GJ 1002, auf die der SuW-Beitrag „Zwei erdähnliche Exoplaneten um GJ 1002“ vom Oktober 2023 Bezug nimmt. Die physikalischen Hintergründe, die es bedarf, um diese Methode zu verstehen, sind vielschichtig. Im vorliegenden Material wurden fünf Stationen (Lichtspektrum, Spektroskopie, Absorptionslinien, Radialgeschwindigkeit, Doppler-Effekt) entwickelt, die den Schüler*innen die Radialgeschwindigkeitsmethode näherbringen sollen. Die Materialien sind so gestaltet, dass sie von den Schüler*innen selbstständig, mit hohem experimentellen Anteil bearbeitet werden können. Eine besondere Rolle spielt hierbei der Einsatz von Smartphones zur Aufnahme und Auswertung von Versuchsdaten (u.a. Bau eines Handyspektrometers).

Ein Brauner Zwerg ist ein astronomisches Objekt, welches eine Art Übergangsstufe zwischen Planeten und Sternen darstellt. Braune Zwerge werden oftmals auch als "gescheiterte Sterne" bezeichnet, da sie nicht genügend Masse besitzen, um die notwendigen Temperaturen und Drücke für die Fusion von Wasserstoffkernen zu erreichen, die für die Energieerzeugung in normalen Sternen erforderlich sind. Ihre typische Masse liegt bei etwa 13 bis 80 Jupitermassen. Obwohl sie keine Kernfusion dauerhaft betreiben können, geben sie immer noch eine gewisse Wärme und Strahlung ab, die von ihrer anfänglichen Kontraktion und vom radioaktivem Zerfall herrührt. Dies macht sie im Infrarotbereich beobachtbar. Der Begriff "Brauner Zwerg" wurde erstmals in den 1960er Jahren geprägt, obwohl sie erst in den 1990er Jahren als eigenständige Klasse von Himmelskörpern anerkannt wurden. Braune Zwerge sind interessante Objekte, da sie uns dabei helfen können, die Grenzen zwischen Planeten und Sternen besser zu verstehen. Zudem liefern sie spannende Einblicke in die generelle Entstehung und Entwicklung von Sonnensystemen. Die vorliegenden Materialien bieten eine kleine Aufgabensammlung sowie direkt einsetzbare Arbeitsblätter rund um das Thema „Braune Zwerge“.