Exotisch - Exoplaneten

Transkript

1 Exotisch - Exoplaneten Vortrag von: Prof. Dr. Susanne Pfalzner

2 Epikur fragte schon vor 2300Jahren: Marsmännchen Sind wir allein im Kosmos? Epikur( v.chr.) Außerirdische Die Wissenschaft fragt anders: Gibt es Planeten auf denen Leben wie auf der Erde möglich ist?

3 Unser Planetensystemen Eselsbrücke: Mein Vater Erklärt Mir Jeden Samstag Unsere Nachbarplaneten Erdähnliche Riesenplaneten Planeten Mars Erde Uranus Neptun Pluto Venus Jupiter Saturn Merkur

4 Eigenschaften des Sonnensystems: Bahnen kreisförmig Planetenbahnen nahezu in derselben Ebene Sonne: 99.9% der Masse, Planeten: 0.1% der Masse Ausgangpunkt für Modelle der Planetenentstehung

5 Entstehung von Planetensystemen Kant(1755) und Laplace (1796): Urnebel Abflachung in Scheibe Aufteilung in konzentrische Ringe Kondensation zu Planeten Theorie wurde verworfen, und viele andere Theorien entwickelt, aber Heutige Standardtheorie ähnlicher Startpunkt wie Kant: Gasnebel flacht zu Scheibe ab, die man protoplanetare Scheibe nennt. Planetenentstehung aus kleinen Staubteilchen in Scheibe.

6 Heutige Standardtheorie Molekulare Gaswolke Abgeflachte Scheibe + Protostern Verdichtung Planetesimalen Planetenentstehung Verlust der Restscheibe

7 Erfolg des Standardmodells Entstehung aus Staubscheibe erklärt Aufteilung in Erdähnliche und Riesenplaneten Kalte Scheibe Erdähnliche Planeten Sowohl Eis und Gas kann Kondensieren als auch Silikate und Eisen Gasplaneten Innere Scheibe durch Sonne geheizt Eis und Gase können nicht kondensieren Überwiegend Silikate und Eisen Gasplaneten

8 Akkretionsscheiben Erste Beobachtung : Roddier et al. (1996) Typische Größen: Größe: Entfernung Erde-Sonne Masse: Sonnenmasse Zeit: mehrere Millionen Jahre Viele junge Sterne sind von scheibenähnlichen Strukturen umgeben

9 Planetenwachstum 1. Stöße zwischen Staubteilchen + Zusammenkleben 2. Planetesimale ~ 1 km 3. Weitere Stöße nur wenige Körper bleiben übrig -- Planeten

10 Planetenentstehung protoplanetare Scheiben Ausgangspunkt für Planetenentstehung Planeten Coronograph Letztendlich verschwinden die Scheiben durch eine Reihe von Prozessen komplett 28 January, 2010 Ori Vortrag bei Highlights der Physik ( 1997 ) O Dell & Beckwith HR 8799 ( 2008 ) al. Marois et

11 Ein Planet wie unsere Erde? Was macht unsere Erde so speziell? Das Leben! Was braucht man zum Leben? Temperatur Luft Wasser

12 Unser Planetensystemen Nahe der Sonne ist es warm weit weg ist es kalt Erdähnliche Riesenplaneten Planeten Mars Erde Uranus Neptun Pluto Venus Jupiter Saturn Merkur

13 Erdähnliche Planeten Merkur Venus Erde Mars Bessere Voraussetzungen für Leben: werden von der Sonne gewärmt

14 Merkur Venus fast genauso groß am nächsten an der Erde hat auch Atmosphäre hat keine Atmosphäre auf einer Seite heiß(427c) auf anderen kalt(-183c) Atmosphäre: Kohlendioxid und Schwefelsäure Riesige Stürme und Gewitter Heißeste Planet : 448 Grad Druck wie Meter unter Meeresoberf

15 Mars Temperatur: -125 bis +22 Grad Atmosphäre sehr dünn Wasser(?) vielleicht unter Oberfläche Eis Vielleicht früher bessere Bedingungen

16 Planetenbeobachtung? Erde der beste Platz für Leben in unserem Sonnensystem Frage: Gibt es Planetensysteme um andere Sterne? Seit 14 Jahren wissen wir die Antwort:

17 Erste Exoplaneten Erster (=Planet um anderen sonnenähnlichen Stern) wurde 1995 bei 51 Pegasus von Mayor und Queloz gefunden Inzwischen hat man über 375 Exoplaneten gefunden!

18 Schwierigkeiten der Exoplanetenbeobachtung 1. Planeten leuchten nicht selbst, sondern werden nur von Stern angestrahlt 2. Leuchtkraft des Planeten million- bis milliardenfach schwächer als Stern 3. Exoplaneten sind sehr weit weg (mindestens mehrere Lichtjahre)

19 Methoden der Planetensuche 1. Direkte Beobachtung Nur 2-3 direkte Beobachtungen

20 Methoden der Planetensuche 2. Astrometrisch Wackeln um Zentralposition

21 Methoden der Planetensuche 3. Transit Bei Vorbeiflug eines Planeten kann Stern teilweise überdeckt werden Wenn Teil des Sterns verdeckt ist, kommt etwas weniger Licht an Absenkung in der Lichtkurve

22 4. Radialgeschwindigkeit Erste Exoplaneten Erfolgreichste Suchmethode Erster Exoplanet Durch die Bewegung des Sterns ändert sich die Farbe des Lichts.

23 Erste Exoplaneten

24 Gefundene Planeten Durch verbesserte Methoden findet man inzwischen wesentlich leichter Exoplaneten

25 Eigenschaften der gefundenen Planeten Allerdings ist es immer noch leichter Planeten großer Masse und nahe am Stern zu finden bedingt durch Suchmethode

26 Eigenschaften der gefundenen Planeten Real: Planeten oft nicht auf Kreisbahn, sondern Elliptischen Bahnen

27 Planeten wie die Erde? August 31, 2004 NASA -- Astronomen veröffentlichten heute die erste Entdeckung einer neuen Klasse von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems mit einer Größe von mal die der Erde wesentlich kleiner als je zuvor entdeckt. Im Moment: Suche nach Planeten so klein wie die Erde

28 Folgerungen aus Beobachtungen: Mindestens 3% aller sonnenähnlichen Sterne besitzen Riesenplaneten Wahrscheinlich mehr, denn a) Mehr Planeten mit kleinerer Masse b) Planeten mit hohem Abstand zum Stern schwer nachweisbar Andere Planetensysteme unterscheiden sich stark von unserem Sonnensystem

29 Planet der richtigen Grösse =Leben? Bewohnbare Zone In einem Planetensystem im wesentlichen bestimmt durch Temperatur: Für unterschiedlich große Sterne, bei anderen Abständen

30 Bewohnbare Zonen in einer Galaxie In einer Galaxie Leben nur relative weit außen möglich.

31 Intelligentes Leben? Entwicklung des Lebens auf der Erde Erde entsteht Ende der Bombardierung erste lebende Zellen erste eukariotische Zellen erste mehrzellige Organismen Leben auf dem Festland Dinosaurier verschwinden Millionen Jahre 0 Erste Zellen bald nach Entstehung der Erde gebildet,tiere aber erst viel später Wahrscheinlich häufig Leben im Weltall, aber oft nur Einzellern u.ä. Superintelligente Aliens sind eher unwahrscheinlich

32 Zukunft: Nächstes Ziel : Einen Planeten der etwa so groß ist wie die erdähnlichen Planeten zu finden. Neue Teleskope werden gebaut, aber es dauert noch etwa 10 Jahre bis sie fertig sind. Braucht noch viele neue Forscher auf diesem Gebiet Vielleicht findet einer der Zuhörer hier den ersten außerhalb unseres Planetensystems

33 Beispiel: Akkretionsscheiben Entwicklungsstadium bei der Entstehung von Planetensystemen Scheibe aus Gas und Staub umkreist Zentralkörper 1 = M 2 M Sonne R = 100AU M = v = 2.8km / s (S.Pfalzner(2001)) Aus Staubklumpen entstehen Planetesimale und letztendlich Planeten WW mit Sternen verändert Dichteverteilung Triggert möglicherweise Planetenentstehung

34 Planetenwachstum in der Scheibe

35 Erde entsteht Ende der Bombardierung erste lebende Zellen erste eukariotische Zellen erste Leben mehrzellige auf dem Organismen Festland Dinosaurier verschwinden 4600 Millionen Jahre Mio. Jahren: neuer Zelltyp eukaryotische Zelle als Basis für mehrzellige Lebewesen 700 Mio. Jahren: mehrzellige Lebewesen 450 Mio. Jahren: Leben auf dem Festland 65 Mio. Jahren: Aussterben der Dinosaurier

36 Prä-biologische organische Moleküle bildeten sich in reduktiver Atmosphäre Alternative: Vulkanische Systeme im Meeresboden

37 Extremophile extremophile Mikroorganismen können auch bei 110 C oder bei -5 C leben

38 Bewohnbare Zonen Abstand vom Zentralgestirn bei dem die physikalischen Bedingungen auf der Planetenoberfläche das Leben begünstigen Wasser in flüssigem Zustand

39 Menschheit / Zivilisation Kurze Menschheitsgeschichte ~ Jahre Intelligenz: Selbstbewusstsein, Analyse, Rückschauen und komplexes strukturiertes Ausdrücken in einer Vielzahl von Medien (Sprache, elektronisch verschlüsselte Töne und Bilder) Erst Jahre in der heutigen zivilisatorischen Form 99% aller Spezies ausgestorben!