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

Like dokumenter
Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

1. På figur 1 ser du den observerte rotasjonskurven til en galakse. Hva er egenhastigheten (peculiar velocity) til denne galaksen?

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

Konstanter og formelsamling for kurset finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side enn selve oppgaven

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i fag FY2450 Astrofysikk Fredag 21. mai 2010 Tid:

Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

UNIVERSITETET I OSLO. Konstanter og formelsamling finner du bakerst

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

Regneoppgaver AST 1010, vår 2017

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Konteeksamen i AST1100, 11 januar 2008, Oppgavesettet inkludert formelsamling er på 13 sider

Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Prøveeksamen i AST1100 Oppgavesettet inkludert formelsamling er på 13 sider

AST1010 En kosmisk reise

Konstanter og formelsamling for kurset finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side enn selve oppgaven

Konstanter og formelsamling for kurset finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side enn selve oppgaven

Eksamen i fag FY2450 Astrofysikk Onsdag 20. mai 2009 Tid:

UNIVERSITETET I OSLO

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

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk naturvitenskapelige fakultet

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

AST1010 En kosmisk reise. Innhold. Stjerners avstand og lysstyrke 9/27/15

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

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Fredag 29. mai 2009

EksameniASTlolo 13 mai2

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

Fysikk 3FY AA6227. (ny læreplan) Elever og privatister. 28. mai 1999

UNIVERSITETET I OSLO

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Elektromagnetisk bølge 1/23/2017. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

FYSIKK-OLYMPIADEN

UNIVERSITETET I OSLO

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

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

UNIVERSITETET I OSLO

NTNU Fakultet for lærer- og tolkeutdanning

Konstanter og formelsamling for kurset finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side enn selve oppgaven

Løsning, eksamen FY2450 Astrofysikk Lørdag 21. mai 2011

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i: FYS145 - Kvantefysikk og relativitetsteori Eksamensdag: Mandag 10. mai 2004, kl (3 timer)

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

2/7/2017. AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: IAUs definisjon av en planet i solsystemet (2006)

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise

Oppgavesett kap. 4 (1 av 2) GEF2200

UNIVERSITETET I OSLO. Konstanter og formelsamling finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side en selve oppgaven

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 6: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

Midtveis hjemmeeksamen. Fys Brukerkurs i fysikk Høsten 2018

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 7: De indre planetene og månen del 1: Merkur og Venus

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen AST november 2007 Oppgaver med fasit

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

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

Eksamensoppgaver AST1010 våren 2008 med forslag til fasitsvar.

Fasit for AST1010 høsten 2004.

Stråling fra rommet. 10. November 2006

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Retteinstrukser for midtveiseksamen i AST2000 høst 2018

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

UNIVERSITETET I OSLO

Matematikk i astronomien

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

ESERO AKTIVITET Grunnskole

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Eksamen i Astrofysikk, fag TFY4325 og FY2450 Torsdag 2. juni 2005 Løsninger

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

AST1010 En kosmisk reise

UNIVERSITETET I OSLO

De vikagste punktene i dag:

Løsningsforslag nr.1 - GEF2200

AST1010 En kosmisk reise Forelesning 15: Hvite dverger og supernovaer

Tall og tallregning. 1.1 Tall. 1.2 Regnerekkefølge. Oppgave Marker disse intervallene på ei tallinje. a) [2, 5 b) 3, 4] c) 2, 2 d) 0, 1

AST En kosmisk reise Forelesning 2: Litt astronomihistorie Det geosentriske verdensbildet Det heliosentriske verdensbildet

UNIVERSITETET I OSLO

De vikcgste punktene i dag:

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

Løsning, eksamen FY2450 Astrofysikk Onsdag 20. mai 2009

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

AST En kosmisk reise Forelesning 2:

Løsningsforslag til avsluttende eksamen i AST1100, høsten 2013

Løsningsforslag til eksamen i FYS1001, 15/6 2018

Transkript:

UNIVERSITETET I OSLO Det matetmatisk-naturvitenskapelige fakultet Midtveis -eksamen i AST1100, 10 oktober 2007, 14.30 17.30 Oppgavesettet er på 6 sider Konstanter og uttrykk som kan være nyttige: Lyshastigheten: c = 2.98 10 8 m/s Plancks konstant: h = 6.626 10 34 J s Gravitasjonskonstanten: G = 6.673 10 11 Nm 2 /kg 2 Boltzmanns konstant: k = 1.38 10 23 J/K Stefan Boltzmann konstant: σ = 5.670 10 8 W/m 2 K 4. Elektronets hvilemasse: m e = 9.1 10 31 kg Protonets hvilemasse: m p = 1.6725 10 27 kg Wiens forskyvnigslov: λ max T = 0.0029 m K. 1 ev (elektronvolt) = 1.60 10 19 J. Solmassen: M S = 2 10 30 kg Solradien: R S = 6.98 10 8 m. Solas tilsynelatende magnitude: m = 26.7. Massen til Jupiter: 1.9 10 27 kg Temperaturen på solens overflate: 5780 K Astronomisk enhet: 1AU = 1.5 10 11 m. lysår: 1 ly = 9.47 10 15 m parsec: 1 pc = 206 265 AU = 3.27 ly Spørmålene kan besvares på enten bokmål, nynorsk eller engelsk. You may answer these questions in either Norwegian or English. Medbrakt kalkulator er tillatt. Oppgave 1 1. Løsningen på to-legemeproblemet for bundne legemer kan skrives som r = a(1 e2 ) 1 + e cosf. Forklar kort hvordan banen ser ut og hva symbolene a, e og f står for. Hva betyr det at legemene er bundne? 2. Kepler s tredje lov for to bundne legemer lyder P 2 = 4π 2 G(m 1 + m 2 ) a3. 1

Figure 1: For oppgave 2 Forklar kort symbolene i likningen. 3. Halley s komet blir observert hvert 75.3 år. Hva er store halvakse for banen til Halley s komet? Hvilke antagelser brukte du for å komme frem til svaret? (angi svaret i AU) 4. En observatør i Oslo og en på Nordisk Optisk Teleskop (NOT) på La Palma observerer på et tidspunkt posisjonen til Halley s komet i forhold til fjerne stjerner. De måler en forskjell i posisjon på 6. Hva er parallaksevinkelen til Halley s komet på dette tidspunktet? 5. Hvor langt unna jorda var Halley s komet på dette tidspunktet? (Avstanden mellom Oslo og La Palma er omtrent 4000km, ignorer jordas krumning) (angi svaret i AU) 6. Kometbaner er veldig elliptiske. Banen til Halley s komet har en eksentrisitet på e = 0.967. Hvor nær kommer Halley s komet til sola på det nærmeste?(angi svaret i AU) Oppgave 2 1. Stjernen Betelgeuse er en rød superkjempe i en avstand av 430 lysår med en tilsynelatende magnitude på 0.58. Radien til stjerna er 630 ganger 2

Figure 2: For oppgave 2 solradien. Vi antar i denne oppgaven at den er et sort legeme. I figur (1) ser du fluksen F(λ) som vi mottar fra Betelgeuse som funksjon av bølgelengde λ. Hva er overflatetemperaturen til Betelgeuse? 2. I figur (2), har vi zoomet inn på en liten del av plottet i figur (1). Vi ser her spektrallinjen Hα med λ 0 = 656.3nm. Hvilken hastighet har Betelgeuse i forhold til oss? Beveger den seg mot oss eller fra oss? 3. Hva er den totale fluksen (summert over alle bølgelengder) som Betelgeuse stråler ut? 4. Vis at den fluksen som vi mottar fra Betelgeuse (eller en hvilken som helst stjerne) kan skrives som ( ) 2 R F = σt 4, r hvor R er radien til Betelguese, r er avstanden, T er temperaturen og σ er konstanten i Stefan-Boltzmanns lov. 5. Formelen som relaterer den tilsynelatende magnituden til to stjerner med fluksen som vi mottar fra disse to stjernene kan skrives som ( ) F1 m 1 m 2 = 2.5 lg. 3 F 2

Anta at solen er et sort legeme. Bruk overflatetemperaturen til Betelgeuse samt den tilsynelatende magnituden for å argumenter for om Betelgeus virkelig kan være et sort legeme eller ikke. Hvis Betelgeuse hadde vært et sort legeme, hvilken tilsynelatende magnitude hadde den hatt? 6. Betelgeuse er en stjerne i siste fase av livet sitt. Det er ventet at den kommer til å eksplodere som en supernove i løpet av kort tid. La oss anta en veldig enkel modell av en supernova: Eksplosjonen i sentrum av stjernen gjør at de ytre lagene i stjerna blir kastet utover som et sfærisk skall. Vi kan rett og slett se på det som om radien til stjerna øker enorm over veldig kort tid. La oss nå for enkelthelt skyld anta at temperaturen i de ytre lagene i stjerna holder seg konstant til tross for at skallet utvider seg kraftig. Vis at den tilsynelatende magnituden m SN til supernovaen kan skrives som ( ) RSN m SN = m org 5 lg, R hvor m org er den nåværende tilsynelatende magnituden til Betelgeuse,R er den opprinnelige radien til Betelgeuse og R SN er radien til skallet som blir kastet av i supernovaeksplosjonen. 7. Hva blir den tilsynelatende magnituden til supernovaen når radien til dette ekspanderende skallet har utvidet seg til 1000 ganger den radien som Betelgeuse hadde før eksplosjonen? Vil du kunne se supernovaen på himmelen også om dagen (argumenter)? 8. I eksplosjonen blir meget energirike elementærpartikler sendt ut, noen i retning av jorda. Et proton med hvilemasse ev har energien 10Gev. Hvilken hastighet har protonet? 9. Målt på våre klokker bruker protonet 432.1 år på å komme frem. Hvor lang tid tar det i hvilesystemet til protonet? Bruk invarians av linjeelementet til å komme frem til svaret. Oppgave 3 1. Massen til en planet i bane rundt en annen stjerne kan beregnes ved hjelp av m p sin i = P 1/3 m 2/3 v r. (2πG) 1/3 Forklar symbolene i likningen og fortell kort hva slags målinger som må gjøres for å kunne bruke denne formelen. 2. I figure 3 ser du en graf med den målte radialhastigheten til en stjerne som funksjon av tiden. Er det noe som tyder på at denne stjerna har en planet (eller stjerne) i bane rundt seg? Forklar hvorfor det gir opphav til en slik form. 4

Figure 3: For oppgave 3 3. Bruk grafen og formelen over til å bestemme den minste mulige massen til planeten (massen til stjerna er 0.8M ). Gi svaret i Jupitermasser. Hvorfor er dette bare den minste mulige massen? 4. I figur 4 ser vi fluksen til stjerna for en mindre del av tidsrommet i figur 3. Kan du nå si noe mer om massen til planeten? Hvorfor? 5. Bruk grafen til å gi et anslag på radien til planeten. (hint 1: Anta sirkulære baner. hint 2: Her er det gjort en observasjon hvert 5. minutt. Hver observasjon er markert med et kryss. hint 3: Du trenger ikke å huske noen formler for å løse denne oppgaven, du har all informasjon du trenger. hint 4: Anta at baneradien til planeten omkring massesenteret er mye større enn baneradien til stjerna.) 6. Er dette en gass eller steinplanet? 5

Figure 4: For oppgave 3 6