Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet



Like dokumenter
UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

Romfart - verdensrommet januar 2007 Kjartan Olafsson

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EksameniASTlolo 13 mai2

UNIVERSITETET I OSLO

FASIT Svarene trenger ikke være like utdypende som her. Side 1 UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

Q = ΔU W = -150J. En varmeenergi på 150J blir ført ut av systemet.

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveis -eksamen i AST1100, 10 oktober 2007, Oppgavesettet er på 6 sider

Eksamensoppgaver AST1010 våren 2008 med forslag til fasitsvar.

Eksamen AST november 2007 Oppgaver med fasit

Eksamen AST1010 oppgaver med fasit

Forelesning 9 mandag den 15. september

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Melkeveien

Oppgaver med fasit for AST1010 våren 2004

Tyngdekraft og luftmotstand

Melkeveien sett fra jorda

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 14: En første 23 på stjernene

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet

AST1010 En kosmisk reise. I dag. Astronomiske avstander 2/24/2017

AST1010 En kosmisk reise. Andromeda. Avstand: 2.55 millioner lysår. Hubbles klassifikasjon av galakser 3/20/2017

Fysikkolympiaden 1. runde 26. oktober 6. november 2015

Professor Elgarøy avslører: Hva DU bør repetere før AST1100-eksamen!

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

Supernovaer. Øyvind Grøn. Trondheim Astronomiske Forening 16. april 2015

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

AST1010 den kosmiske reisen: Onsdag 19 november 2008

Innhold. AST1010 En kosmisk reise. Melkeveien sed fra jorda 10/19/15. Forelesning 17: Melkeveien

Matematikk 2, 4MX25-10

10/23/14. AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien. Innhold. Melkeveiens struktur Det sorte hullet i sentrum av Melkeveien Mørk materie

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Hvite dverger, supernovaer og nøytronstjerner

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Eksoplaneter og jakten på liv

Svarte hull kaster lys over galaksedannelse

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HRdiagrammet

Stjernens livssyklus mandag 2. februar

Hvor kommer magnetarstråling fra?

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise

Om flo og fjære og kunsten å veie Månen

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi, del I

ESERO AKTIVITET Grunnskole

Higgspartikkelen er funnet, hva blir det neste store for CERN?

AST1010 En kosmisk reise. I dag 2/16/2017. Forelesning 11: Dannelsen av solsystemet. Planetene i grove trekk Kollapsteorien Litt om eksoplaneter

DISTRIBUERT UTVIKLING AV NETTTJENESTER ( BARE UTDRAG)

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

Sol og måneformørkelse

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

Planetene. Neptun Uranus Saturn Jupiter Mars Jorda Venus Merkur

Solsystemet, trinn

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 våren 2010 Oppgaver med fasit

Mal for vurderingsbidrag

AST1010 En kosmisk reise

F = a bc + abc + ab c + a b c

Eksamen i AST2110 Universet Eksamensdag: Fredag 9. juni 2006 Tid for eksamen: Løsningsforslag. Oppgave 1

Oppgaver med fasit høstsemesteret 2006.

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjerners avstand og lysstyrke 01/03/16

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

Artikkel 17 - De fire universmodellene

Løsningsforslag til avsluttende eksamen i AST1100, høsten 2013

VAKUUM: INGENTING? GAMLE GREKERE: INTET finnes ikke fordi verden må forklares. INTET kan ikke forklares. Heller er det slik at verden er full av noe.

UNIVERSITETET I OSLO

1 Leksjon 8 - Kjerneenergi på Jorda, i Sola og i stjernene

Supermassive sorte hull og galakser..margrethe Wold. Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo

LHC sesong 2 er i gang. Hva er det neste store for CERN?

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: Dannelsen av solsystemet

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 28/02/16. Forelesning 12: Dannelsen av solsystemet

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 den kosmiske reisen: Torsdag 23 april 2009

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 13: Sola

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 9: Solen De store gassplanetene og noen av deres måner

Utvalgte spørsmål og svar fra AST1010 eksamener

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 10/19/15. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

Labyrint Introduksjon Scratch Lærerveiledning. Steg 1: Hvordan styre figurer med piltastene

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

Eksamen i AST1010 den kosmiske reisen, 4 mai Oppgavesett med fasit.

Stråling fra rommet. 10. November 2006

AST1010 Forlesning 15. Stjernenes liv fra fødsel til død

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

Kapittel 1. Potensregning

AST1010 En kosmisk reise. Innledende stoff om stjerner: Avstander, størrelsesklasser, HR-diagrammet

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Mekanikk 1/19/2017. Forelesning 3: Mekanikk og termodynamikk

AST1010 En kosmisk reise

Transkript:

Side 1 UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i: AST1010 - Astronomi - en kosmisk reise Eksamensdag: 14. mai 2013 Tid for eksamen:0900-1200 Oppgavesettet er på 2 sider Vedlegg: Ingen Tillatte hjelpemidler: Ingen Kontroller at oppgavesettet er komplett før du begynner å besvare spørsmålene. Det anbefales å gi korte svar på hvert spørsmål, men å svare på så mange av spørsmålene som mulig. Hvert spørsmål teller likt ved bedømmelsen, men det legges vekt på at besvarelsen demonstrerer en viss kunnskapsbredde. 1. Hva er nymåne og hva er fullmåne? Hvordan står sola og månen i forhold til jorda ved disse to månefasene? Forklar gjerne ved hjelp av en figur. Svar: Nymåne har vi når den opplyste siden av månen vender vekk fra jorden, fullmåne når den opplyste siden vender mot jorden. Ved nymåne står månen mellom jorden og solen, ved fullmåne står jorden mellom solen og månen. Det er også ved fullmåne av vi kan ha totale måneformørkelser, dersom månen blir helt dekket av jordens skygge.

2. Hva forstår vi med en astronomisk enhet og hvordan defineres en parsec? Hvilke avstander er det vi måler eller angir i henholdsvis astronomiske enheter og parsec? Svar: En astronomisk enhet er nå formelt definert som 149 597 870 700 m (cirka 150 millioner kilometer). Det svarer røft til den midlere avstanden mellom jorden og solen. En parsec er den avstanden en stjerne befinner seg i hvis den har en parallaksevinkel på ett buesekund, omtrent 3.26 lysår. Avstander i solsystemet angis i astronomiske enheter, avstander til stjerner i vårt nærmeste nabolag i parsec. 3. Skriv ned Keplers tre lover for planetbevegelse. Svar: 1. Planetene beveger seg i ellipsebaner med solen i det ene brennpunktet. 2. Forbindelseslinjen mellom en planet og solen sveiper over like store areal i løpet av like lange tidsrom. 3. Omløpstiden til en planet i banen kvadrert er proporsjonal med middelavstanden (strengt tatt store halvakse) opphøyd i tredje. Dersom omløpstiden regnes i år og avstander i astronomiske enheter kan vi skrive P 2 =a 3, der P er omløpstiden og a er midlere avstand (store halvakse). 4. Hvorfor har et radioteleskop dårlig oppløsningsevne? Hva kan gjøres for å forbedre denne? Svar: Oppløsningsevnen til et teleskop avhenger av forholdet mellom bølgelengden til strålingen som observeres og aperturdiameteren til teleskopet. Oppløsningen blir god dersom aperturdiameteren er mye større enn bølgelengden, dårlig dersom den er sammenlignbar med eller mindre enn bølgelengden. De største radioteleskopene finnes har aperturdiameter av størrelsesorden 100 meter, og radiobølgene vi ønsker å observere kan ha bølgelengder som er sammenlignbare med dette. Derfor blir oppløsningen dårlig. Dette kan forbedres ved å bruke to eller flere radioteleskop sammen. Dette kalles interferometri, og oppløsningsevnen blir da bestemt av avstanden mellom teleskopene, som lett kan gjøres svært stor.

5. Kan enkle former for liv eksistere på overflaten til Mars i dag? Begrunn svaret. Svar: Det er lite sannsynlig at selv enkle former for liv kan overleve på overflaten til Mars i dag. For det første kan ikke flytende vann finnes på overflaten over lengre tidsrom i dag. Vann vil raskt sublimere til gassform slik temperatur og trykk er i dag. Og flytende vann antas å være essensielt for alt liv. I tillegg har Mars bare en tynn atmosfære som ikke beskytter mot solens ultrafiolette stråling. UV-stråling er svært skadelig for levende celler. Av disse to grunnene ville det være svært overraskende å finne liv på overflaten til Mars i dag. 6. Lag en skisse som viser den indre strukturen til Jupiter.

7. Hvilke to typer haler har en komet? Forklar hvorfor begge typene av haler alltid peker vekk fra sola. Svar: En komet har en ionehale som består av ioniserte, elektrisk ladede atomer, og en gasshale som består av nøytrale atomer. Ionehalen vekselvirker med de ladede partiklene i solvinden og vil derfor peke vekk fra solen. Gasshalen merker strålingstrykket fra solen og vil derfor også peke vekk fra solen, selv om denne vekselvirkningen er noe svakere enn vekselvirkningen mellom ionehalen og solvinden. 8. Forklar hvordan energi produseres i solas kjerne. Svar: Hovedbidraget til solens energiproduksjon kommer fra den såkalte proton-protonkjeden der nettoresultatet er at fire hydrogenkjerner (protoner) fusjonerer til en 4 He-kjerne. Massen av en slik kjerne er mindre enn massen til de fire opprinnelige hydrogenkjernene, og massedifferensen finnes igjen som energi i henhold til E=mc 2. Omtrent 0.7 prosent av massen omdannes til energi på denne måten. Energien går med til å produsere gammafotoner, men noe går også med til å produsere nøytrinoer som forsvinner rett ut av solen.

9. Tegn Hertzsprung-Russell-diagrammet så nøyaktig som du kan. Skriv betegnelser for temperatur/spektralklasse og lysstyrke/magnitude på aksene. Vis hvor hovedserien befinner seg i diagrammet og merk av solas posisjon. Tegn inn hvor i HR-diagrammet vi finner kjempestjerner og superkjemper og hvor vi finner røde og hvite dvergstjerner. Svar:

10. Hva er en planetarisk tåke? Svar: En stjerne som ikke er massiv nok til å gjennomgå alle stadiene av fusjon i kjernen opp til jern og ende livet som en kjernekollapssupernova (en supernova av type II) vil, etter at den har forlatt hovedserien, kaste av seg de ytre gasslagene i flere omganger. Denne gassen kalles en planetarisk tåke. 11. Hvorfor er det antageligvis en dårlig idé å lete etter planeter med liv rundt en stjerne som har 5 ganger så mye masse som sola? Svar: For at liv skal kunne oppstå og utvikle seg på en planet tror vi at den må ha noenlunde stabile forhold over tidsrom av størrelsesorden en milliard år. Levetiden til en stjerne på hovedserien avtar raskt med økende masse. Solen har en levetid på hovedserien på 10 milliarder år, en stjerne som veier 5 ganger så mye vil ha en levetid på hovedserien som er mindre enn en milliard år. De representerer derfor ikke de mest lovende stedene å lete etter planeter med liv. 12. Hva mener vi årsakene til henholdsvis kortvarige og langvarige gammaglimt (gamma-ray bursts) kan være? Svar: Kortvarige (< 2s) gammaglimt tror vi skyldes kollisjon mellom to nøytronstjerner, eller en nøytronstjerne og et sort hull. Langvarige (> 2s) skyldes antageligvis kollaps av svært massive stjerner (hypernovaer). 13. Hvorfor mener vi at det må finnes mørk materie i Melkeveien? Svar: Vi har målt hvor raskt stjerner og gass i Melkeveiens skive beveger seg i banene rundt sentrum i galaksen. Dersom all massen er synlig finnes mesteparten i de sentrale delene. Da ville vi forvente at hastighetene skulle begynne å avta mot kanten av skiven fordi tyngdekreftene blir svakere. Det som derimot observeres er at hastighetene endrer seg lite med avstanden. De fleste astronomer konkluderer derfor med at tyngdekreftene må være sterkere, og at dette skyldes usynlig masse (mørk materie).

14. Forklar én av grunnene til at vi tror at det må finnes mørk energi. Nevn en viktig forskjell mellom mørk materie og mørk energi. Svar: Den mest direkte årsaken er at vi har observert at universets ekspansjon akselererer, slik at universet utvider seg raskere i dag enn det gjorde før. Både lysende og mørk materie gir opphav til tiltrekkende tyngdekrefter som virker som en brems på ekspansjonen og får den til å gå saktere. For å forklare akselerasjonen trenger vi et stoff som kan sette opp frastøtende tyngdekrefter. Dette stoffet kalles mørk energi og kan ikke være det samme som mørk materie, siden mørk materie gir tiltrekkende tyngdekrefter. 15. Skriv ned Hubbles lov og forklar størrelsene som inngår. Forklar hvordan den kan brukes til å estimere universets alder. Svar: Hubbles lov sier at v = H 0 d, der v er hastigheten som en galakse(hop) fjerner seg fra oss med, d er avstanden og H 0 er Hubbles konstant. Vi kan bruke den til å estimere universets alder, definert som det tidsrommet som er forløpt siden alle galaksene var samlet i ett og samme punkt, dersom vi antar at en galakse har beveget seg med konstant fart. Da vet vi at den har beveget seg en avstand d=vt 0, der t 0 er universets alder. Kombinerer vi dette med Hubbles lov kan vi eliminere både v og d og finne at t 0 =1/H 0. Med de beste målingene vi har av Hubbles konstant gir dette en alder på omtrent 14 milliarder år. I virkeligheten har ikke galaksene beveget seg med konstant fart, men tar du hensyn til både kosmisk deselerasjon og akselerasjon ender du opp med omtrent samme resultat.