Welten im Vergleich Planeten und Lebensbedingungen. Günther Wuchterl Didaktik der Astronomie VII, SS Vorlesung, 17.

Transkript

1 Welten im Vergleich Planeten und Lebensbedingungen Günther Wuchterl Didaktik der Astronomie VII, SS Vorlesung, 17.Juni 2009

2 Was ist ein Planet?

3 Gewidmet Planet Pluto

4 Mesopotamien, -700 Planeten sind Wandelgestirne

5 Aristarch und Kopernikus Planeten umkreisen die Sonne Die Erde wird Planet Die Sonne wird Stern Nur der Mond kreist um die Erde

6 1596 Kepler Mysterium Cosmographicum

7 1609: Galileo, das Teleskop und Keplers Astronomia Nova Jupitermonde: Monde umkreisen Planeten Kepler: Neue Gestirne der Medici: Monde?

8 1766: Ordnung der Planeten Die Planetenreihe von J. D. Titius und J. E. Bode; Deutsche Übersetzung der Charles Bonnetschen Comtemplation de la Nature von Johann Daniel Titius ( ) Eine einfache Vorschrift zur Ermittlung der Planetenabstände von der Sonne 1766: zunächst neuer Absatz 1772: in einer Fussnote 1772: Übernimmt Johann Elert Bode ( ), der Direktor der Berliner Sternwarte, die Reihe 1772 in seine Anleitung zur Kenntnis des gestirnten Himmels.

9 13. März 1781 Uranus Der siebente Planet

10 1. Jän Ceres Der achte Planet

11 Planeten: Von Acht zu Elf Planet 9: 1802: Am 28. März entdeckt Olbers Pallas als Stern 7. Größe Gauss: Bahn 35 zur Ekliptik geneigt Olbers: Bruchstücke eines Planeten Planet 10: 1804: Karl Harding entdeckt Juno Planet 11: 1807: Vesta, Olbers

12 PLANETENDÄMMERUNG Alexander von Humboldt KOSMOS Band I, 1845: 14 Planeten

13 23. September 1846 Neptun: Planeten stören Planeten

14 PLANETENDÄMMERUNG Alexander von Humboldt KOSMOS Band I, 1845: 14 Planeten Band III, 1850: Hauptplaneten, Nebenplaneten (Satelliten), und Kleine Planeten

15 20. Jahrhundert Sterne sind selbstleuchtend, Planeten werden beleuchtet;... im sichtbaren Licht.

16 1930 Pluto 1990er: 3:2 Verhältnis der Umlaufszeiten von Neptune und Pluto verhindert Annäherung: Abstand > 1 Mia km > 6 AE.

17 1988 Pluto ist chaotisch Richtung in 100 Mio Jahren unvorhersagbar!

18 1979: Pluto-Mond Charon Masse Plutos kleiner als unseres Mondes!

19 1989: Raumsonde Voyager II Vorbeiflug an Neptun Neptunmasse korrigiert: kein Planet X!

20 1992 QB1 Nach Pluto der zweite Transneptunier In vorhergesagtem Abstand Das Sonnensystem ist voll! Neue Himmelskörper brauchen Platz

21 1994: Das innere Sonnensystem ist chaotisch Richtungen der Planeten nach 20 Mio Jahren unvorhersagbar! Die Stabilität des Planetensystems ist nur eine auf Zeit.

22 (136199) Eris ex 2003 UB313, Xena Transneptunier grösser als Pluto AE!

23 August 2006 Die Prager Debatte

24 Was ist ein Planet?

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28 2006: Prager IAU-Definiton PLANET Himelskörper auf einer Bahn um die Sonne, Er ist gerundet von seiner Schwerkraft, Hat die Nachbarschaft seiner Bahn aufgeräumt.

29 2006: Prager IAU-Definiton ZWERGPLANET Himelskörper auf einer Bahn um die Sonne, Er ist gerundet von seiner Schwerkraft, Hat die Nachbarschaft seiner Bahn nicht aufgeräumt.

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31 Resultat Zwergplaneten (1) Ceres (134340) Pluto (136199) Eris Plutos Gruppe: Plutoide

32 Was ist ein Planet? Antwort derzeit nur im Sonnensystem, aber... Jede Nacht gibt es eine neue Chance es herauszufinden!

33 Exoplaneten

34 Überaschungen 1992: A. Wolcszan PSR Pulsarplaneten 1994: G. Walker, vielleicht keine Planeten 1995: M. Mayor, 51 Pegasi b, 4 Tage-Jahr Exzentrische Planeten 51 Pegasi b 4 Tage 0.05 AE 0,5x Jupiter

35 Seltsam aber ähnlich: das Pulsarsystem Überragende Genauigkeit Kleinplaneten nachweisbar! SoSy-ähnliche Bahnen und Massen!

36 Radialgeschwindigkeit von 51 Peg

37 55 Cnc d Beinahe Jupiter

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39 2008: Bild des Dreifachsystems bei HD 8799 = HIP 6813 The HR 8799 planetary system, as directly imaged by Christian Marois and colleagues. The speckled area in the centre is the residual light from the host star, while the red dots at 2, 5 and 10 o clock are the orbiting planets, imaged in the infrared. (Credit: National Research Council Canada)

40 Bekannte Planeten Februar 2009 Sonnensystem: 8, Exoplaneten: ,7 % der bekannten Planeten sind außerhalb des Sonnensystems

41 Entdeckungen pro Jahr

42 EXOPLANETEN Masse Kugelradius Bahnradius Nach rechts Exzentrizität Nach hinten Entdeckungsjahr Nach oben

43 Seltsam nahe? Schnelle Funde!

44 Was ist ein Planetendurchgang?

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47 Venustransit, 8. Juni 2004 Sonnenobservatorium Kanzelhöhe

48 HD b Transit-Saturn Sato, Fischer et al. 2005

49 Wissen aus Durchgängen Durchgänge: Umlaufszeit und Bahnneigung; Abschwächung des Sternlichts: Fläche und Radius; Massenbestimmung: Planetenschwerkraft und Mass Masse und Radius ergeben Dichte: Material Informationen wie im Sonnensystem vor Beginn der Untersuchung mit Raumsonden

50 CoRoT Convection Rotation Transits

51 In den Tagen vor dem 27. Dez. 2006

52 CoRoT-Start 26. Dez 2006

53 Wie man Planetendurchgänge findet Geduldig Sterne beobachten... Transit_HD.html

54 CoRoT Sieben Entdeckungen

55 Entdeckung Boden und Weltraum CoRoT-1b 87 Tage - 78 Tranits OGLE-TR-56 CoRoT 1b

56 Massenbestimmung von Planeten Kandidaten 1) Ist die Helligkeitsänderung ein Planet? 2) Welche Masse hat der Planet? 3) Stern- und Planeteneigenschaften?

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58 1: Planet bei metallärmsten FG-Stern

59 Die Lichtkurve CoRoT-2b 20. Dez. 2007

60 Das Ding - CoRoT-3b

61 CoRoT-Exo-3b: Planet oder Brauner Zwerg? 22 Jupitermassen Jupiterradius Dichte 29,4: mehr als zweimal Blei Bahn wie Pegasi-Planeten In der Wüste der Braunen Zwerge Was ist ein Planet?

62 Umlaufszeit = Sterndrehung = 9d

63 Theorie liefert gute Planetemassen

64 Oktober 2007 CoRoTs erste lange Suchperiode Richtung Einhorn

65 CoRoTs Himmel

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67 Durchgangssignal: LRa01_E2_0165

68 CoRoT-7 der Film

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70 CoRoT Planeten in Rot Planet bei Schnellrotation beim metallärmsten Stern Auf locker synchroniserter Bahn ( 10 days) Exo terrestrischer planet mit 21h Jahr (Rp=1.6REarth)

71 CoRoT findet zuerst dort Planeten wo bisher keine gefunden wurden!

72 Die nächsten Schritte Faktor zwei kleiner unter Erdradius Perioden bis 50 Tage kühler NASAs Kepler ist erfolgreich gestartet 1 Meter Schmidt Teleskop im Weltraum Orbit um die Sonne 3 Jahre non-stop Beobachtungszeit Beobachtung eines 10x10 Grad Feldes im Schwan

73 Ist die Sonne typisch? Qualifizierte Mehrheit der Sterne findet sich in Systemen, >80%; Mehrheit der Sterne etwas kühler und kleiner als die Sonne (wie Proxima Centauri); CoRoT-Messungen sonneähnlicher Sterne zeigen erstmals deren Brummen wie jenes der Sonne CoRoT findet Sonnenverwandte sind unruhiger

74 Ist das Sonnensystem typisch? 50 Transitplaneten bestätigen Planetenmassen der 350 der Gravitationsrüttler ; Exoplaneten sind näher, größer, massereicher, oft exzentrischer; Nahe, große und schwere Planeten sind leichter zu finden! Systeme überall Bahnbestimmung schwerer Brave Sterne machen die Suche leichter Erster exo terrestrischer Planet: CoRoT 7b

75 Lebensbedingungen Flüssiges Wasser Energie Zeit

76 Wasser Flüssiges Wasser zumindest zeitweise ist notwending für irdisches Leben Passende Bedingungen: Druck, Temperatur Temperatur: Sternheizung passender Abstand grüne Gürtel in Planetensystemen habitable Zone Planetare Treibhauseffekte Druck: höher als Trippelpunkt von H2O Planetenatmosphären, Hydrossph., Lithosph.

77 Energie Freie Energie! Wärme reicht nicht. Quellen Sternlicht Gezeitenreibung Radioaktiver Zerfall Dosis Passender Abstand vom Stern Abschirmung von Strahlung (UV, kosm. Str.)

78 Zeit Entwicklung der Lebewesen Einzeller rasch: Mikro-Fossilien in ältesten irdischen Gestein, ca 3,5 Ga knapp nach Bombardement (Mond-Maria) 3,8 Ga Vielzeller nach 4 Ga: kambrische Explosion vor 600 Ma. Limitierende Faktoren Sternlebensdauer Ga für Sonne und kleiner Stabilität der Planetensysteme : Architektur Stabilität der Sterne - Aktivität - Flecken, Flares

79 Bewohnbarkeit Lebenszone im Sonnensystem

80 Terrestrische Planeten Merkur: keine Atmosphäre Venus: Super-Treibhaus Erde: bis jetzt ganz gut Mars: Druck unter Wasser-Trippelpunkt Permafrost; Unterirdische Wasserkörper

81 Monde: Unserer: keine Atmo? Marsmonde: siehe Kleinplaneten; Phobos: instabil grosse Eismonde: Gezeiten-gewärmte Ozeane (Europa?) unter Eispanzern; Kleinmonde: keine Atmo; Energie?

82 Kleinplaneten Bahnstabilität: Eros ist Erdbahnkreuzer und Bahnverfalls in < 10 Ma Kein Atmosphärendruck; Energiequelle nur An der ungeschützten Oberfläche.

83 Gasplaneten Keine Oberflächen Wasserarme Atmosphären Superkritische Atmosphärenprofile keine Flüssigkeiten Viel Wäme aus dem Inneren

84 Periodische kurze Aufheizungen bei SonnenAnnäherungen. Aminosäuren; H2O-Beitrag zum Ozean Kern aus Eis-Staub-Gemisch; Keine Atmosphäre;

85 Aufgaben: Welten im Vergleich 1) Erstellen Sie ein Modell zum Größenvergleich der 8 SoSy-Planeten und von 4 Exoplaneten (Daten ); 2) Erstellen Sie eine eine Liste von fünf mit dem Auge sichtbaren Mutter-Sternen von Planeten 3) Probieren Sie die Planeten-Such-Simulatoren der Univ. von Nebraska und beurteilen Sie die Brauchbarkeit (1000 Anschläge). 4) [Zusatz] Schätzen Sie die bewohnbare Zone - den passenden Abstand - für Planeten bei 4 Sternen Ihrere Wahl (Heizung durch den Stern und Treibhauseffekt).

86 Src01 mosaic, Alfred Jensch 2m TLS Tautenburg, Bringfried Stecklum