Habitable planets around the star Gliese 581? F. Selsis, J. F.Kasting, B. Levrard, J. Paillet, I. Ribas and X. Delfosse

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Hanna Lange
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1 Habitable planets around the star Gliese 581? F. Selsis, J. F.Kasting, B. Levrard, J. Paillet, I. Ribas and X. Delfosse

2 Gliese 581 Roter Zwerg 20,5 ly entfernt extrem langlebig sehr lichtschwach

3 Sonne Gliese 581 Spektraltyp: G2V Spektraltyp: M3V Masse: 2x10 30 kg Masse: 0,31 M Durchmesser: 1,4x10 6 km Temperatur: 5778K Alter: ca. 4,57 Gyr Radius: 0,38 R Temperatur: 3200K Alter: > 7 Gyr

6 Gliese 581b Entdeckung: Nov Masse: ca. 16 M Orbit: 0,04 AU Periode: 5,368 d Temperatur: ca.180 C M < 10 M : Terrestrisch M > 10 M : Giant

7 Gliese 581c Entdeckung: 2007 Masse: ca. 5 M Orbit: 0,07 AU Periode: 13 d Temperatur: -3 bis +40 C

8 Gliese 581d Entdeckung: 2007 Masse: ca. 7,7 M Orbit: 0,22 AU Periode: 66 d Temperatur:? Hello from Earth

9 Gliese 581e Entdeckung: April 2009 Masse: 1,9 M Orbit: 0,03 AU Periode: 3,15 d Temperatur: eher heiß

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11 Innere Grenze der HZ The Runaway Greenhouse Limit: Nur H 2 O als Treibhausgas ab 647 K kein flüssiges Wasser mehr Im Sonnensystem: 0,84 AU (ohne Wolkenbedeckung) The Water Loss Limit Erhöhung der Temperatur Wasser wird in die Atmosphäre abgegeben Ionsiation und Rekombination zu H und O 2 H kann die Atmosphäre verlassen Planet wird unhabitabel O 2 bleibt zurück Im Sonnensystem: 0,95 AU (ohne Wolkenbedeckung)

12 Innere Grenze der HZ The Thermophilic Limit Bis zu welcher Temperatur kann Leben exisitieren? Anpassung an extreme Umweltbedingungen z.b. Pyrolobus fumarii 120 C Im Sonnensystem: 0,94 AU (ohne Wolkenbedeckung) The Venus Criterion Flüssiges Wasser an der Oberfläche bis vor 1 Gyr Bedingungen von damals entsprechen heute einem Abstand von 0,75 AU The Effect of Clouds Je nach Bedeckungsgrad wird Licht vom Stern reflektiert Erwärmung durch Treibhauseffekt verringert Bei 100% Bedeckung: 0,46 AU Bei 50% Bedeckung: 0,68 AU

13 Äußere Grenze der HZ The CO 2 -Cloud Limit CO 2 Wolken im sichtbaren Bereich durchlässiger, aber streuen effizient IR Effekt der Rückstrahlung übertrifft Effekt der höheren Albdeo durch Wolkenbildung Bei 0 % Bedeckung: 1,67 AU Bei 100% Bedeckung: 2,4 AU The Early Mars Criterion Bereits vor 4 Gyr flüssiges Wasser auf Mars Leuchtkraft Sonne damals 28% niedriger Bedingungen von damals entsprechen heute einem Abstand von 1,77 AU

14 Äußere Grenze der HZ A Greenhouse-Cocktail Limit Andere Treibhausgase als H 2 O und CO 2 Grenze der HZ verschiebt sich nach außen Welche Treibhausgasmischung bringt die äußere Grenze der HZ am weitesten nach außen? Bis zu 3 AU möglich, aber eher unrealistisch Terraforming Deshalb äußerste Grenze bei 2,4 AU für sonnenähnliche Sterne

16 Zusammenfassung HZ Albedo der Wolken ist wichtig, nicht Albedo der Oberfläche sowohl für die innere (H 2 O- Wolken) als auch die äußere (CO 2 -Wolken) Grenze der HZ Kasting hat Wolken in der Atmopshäre nicht in Betracht gezogen Leuchtkraft eines Sterns ändert sich im Laufe der Zeit und damit auch die Grenzen der HZ

17 Planet Gliese 581c Erhält 30% mehr Energie als Venus von der Sonne Für flüssiges Wasser: mind. 75% hochreflektierende Wolkenbedeckung notwendig Sonst völliges Verdampfen der Wasservorräte Hängt von den anfänglichen Wasservorkommen ab

18 Planet Gliese 581d Erhält ungefähr die halbe Energie wie Mars von der Sonne Aufheizender Effekt durch dicke Atmosphäre mit starkem Treibhauseffekt Hohe Masse ermöglicht Aufrechterhaltung der Atmosphäre Möglicherweise ein Gas- oder Eisriese, weil Mindestmasse ~ 8 M

19 Habitabilität von Planeten um M-Sterne 1/1000 der Strahlung ist Röntgen- und UV-Strahlung Strahlung führt zu Ionisation und Rekombination von H 2 O Abtragung der Atmosphäre durch Sternwind Rosat-Satellit: Röntgenstrahlung: max. 0,002% = 7-11Gyr Verlust der Atmosphäre vor einigen milliarden Jahren?

20 Rotation und Exzentrizität Kreisförmige Bahn und niedrige Exzentrizitäten tidally locked Nur bei sehr hohen Exzentrizitäten nicht rotationsgebunden Bewegende Wolkenmassen in sehr dichter Atmosphäre Wärmezufuhr zur dunklen Seite (große Mengen an H 2 O und CO 2 ) Tidal locking macht Planeten nicht automatisch unhabitabel

22 Habitabilität von Roten Zwergen PRO: extrem lange Lebensdauer häufiges Vorkommen Elemente für Leben vorhanden kein roter Zwerg ohne Metalle [kleine Sternmasse erleichtert Auffindung von erdähnlichen Planeten] CONTRA: Tidal Locking Sternflecken (Strahlung um bis zu 40% verringert) gewaltige Flares (Helligkeit kann sich innerhalb von Minuten verdoppeln) Großteil der Strahlung im IR für irdische Photosynthese wird sichtbares Licht benötigt

23 Conclusion Eigenes Modell für HZ eines M-Sterns Beide Planeten liegen exakt an den Grenzen der HZ Planet d ist noch eher habitabel als Planet c Zukünftige Untersuchungen dieses Systems (zb Darwin) würden die Definition einer HZ konkretisieren Informatives Paper, um zu lernen, was bei der Bestimmung einer HZ zu beachten ist (eher ein Review Paper als neue Forschungsergebnisse)

24 Referenzen Habitable planets around the star Gliese 581? F. Selsis, J. F.Kasting, B. Levrard, J. Paillet, I. Ribas, and X. Delfosse (Okt.2007) Additional planets in the habitable zone of Gliese 581? R. Zollinger and J. C. Armstrong (Jan.2009) An Earth-mass planet in the GJ 581 planetary system M. Mayor, X. Bonfils, T. Forveille, X. Delfosse, S. Udry, J.-L. Bertaux, H. Beust, F. Bouchy, C. Lovis, F. Pepe, C. Perrier, D. Queloz, and N. C. Santos (Juni 2009) Gliese 581: A System with 3 Very Low-mass Planets X. Bonfils, X. Delfosse, T. Forveille, M. Mayor, S. Udry (Juni 2007)

25 Bilder und Video Sowie weitere Bilder, Diagramme und Tabellen aus dem referierten Paper

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