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Die Suche nach einer zweiten Erde (?)
Extrasolare Planeten - Die Suche nach einer zweiten Erde (?) 20. Dezember 2006 Dipl.-Phys. Ansgar Gaedke, Hamburger Sternwarte
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Überblick Was ist ein Planet ? Weshalb suchen wir nach Planeten ?
Entdeckungsmethoden Eigenschaften der Planetensysteme Zukünftige Projekte
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Was ist ein Planet ? Definition (IAU 2006) für unser Sonnensystem
i) Umlaufbahn um die Sonne ii) hydrostatisches Gleichgewicht (nahezu rund) iii) unmittelbare Umgebung im Orbit frei von anderen Körpern i+ii : Zwergplanet, i : Small Solar System Body
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Was ist ein Planet ? Definition (IAU 2003) für extrasolare Planeten
Umlaufbahn um einen Stern Masse zu gering für Wasserstoff-Fusion
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Wie ist das Sonnensystem entstanden ?
© 1999 John Wiley and Sons Inc.
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Welche Arten von Planeten gibt es ?
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Welche Sterne gibt es und wieviele haben Planeten ?
Sonne
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Wieviele davon sind alt & stabil genug, um Planeten
in der habitablen Zone zu haben ?
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Ist die Entstehung von Leben möglich ?
... ?
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Wie kann man extrasolare Planeten entdecken ?
Radial- geschwindigkeit Astrometrie Transit Microlensing ©
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Radialgeschwindigkeit
Bewegung um gemeinsamen Schwerpunkt
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Radialgeschwindigkeit
Blau / Rot-Verschiebung des Spektrums
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Radialgeschwindigkeit
Umlaufperiode P Radialgeschwindigkeit vR aPl3 P2 G M* 4p2 ( 3. Kepler'sches Gesetz ) MPl sin i v* M* vPl ( untere Massengrenze ) RV-Signal: Jupiter – Sonne ~ 13m/s Erde – Sonne ~ 9cm/s !!!
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High-Accuracy Radial-velocity Planetary Searcher (HARPS)
3.6m Teleskop, ESO La Silla (Chile) R= , s=1m/s, Iod + Th Lampe
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Radialgeschwindigkeit
51Peg b, 0.468MJup 4.23 Tage, 0.05 AE
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Radialgeschwindigkeit
0.033MJup 8.7 Tage 0.079 AE 0.038MJup 31.6 Tage 0.19 AE 0.058MJup 197 Tage 0.63 AE HD69830 b, c & d
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Radialgeschwindigkeit
UMa b, 2.6MJup, 1083 Tage, 2.11 AE
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Astrometrie d MPl aPl a ~ M* d tangentiale Bewegungskomponente
Stern "wackelt" durch Bewegung um gemeinsamen Schwerpunkt d a MPl aPl M* d a ~ + aus Sicht von Cen (d 4.3 Lichtjahre): Jupiter: 5.4AE, ~12 Jahre ~7.7mas Erde: AE, Jahr ~4.5µas Vergleich: 1mas = 10-3 °/3600 ~ 1€ auf 2000km
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Transit-Methode kein Transit Transit max. Transit
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Transit-Methode SuperWASP La Palma & Südafrika TrES
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Transit-Methode Merkur- & Venustransit und Sonnenfinsternisse Merkur
Sonnenflecken ©
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© L.Shield www.wavelengthphotography.com.au
Microlensing Stern Sonne a Beobachter © L.Shield
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Microlensing
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Microlensing (Nature 439, 2005)
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Vergleich der Methoden
Methode Reichweite sensitiv für ... Astrometrie < 15 Pc M MJupiter Radialgeschwindigkeit < 100 Pc M MJupiter Transit > 1 kPc große RPlanet Microlensing > 10 kPc M MErde Selektionseffekte: unterschiedliche Sensitivität vorrangig Suche bei sonnenähnlichen Sternen sehr viele, relativ schmale Spektrallinien für RV habitable Zone ähnlich in unserem Sonnensystem
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Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme
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Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme
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Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme
elliptische Bahnen
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Mehrfachsysteme vs. Sonnensystem
ein wenig Statistik bisher 209 Planeten 21 Mehrfachsysteme davon 14 mit 2 Planeten 5 mit 3 Planeten 2 mit 4 Planeten
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Mehrfachsysteme vs. Sonnensystem
ESPs Sonnensystem 0.02 AU ≤ a ≤ 5 AU 0.4 AU ≤ a ≤ 30 AU vs. 1d ≤ P ≤ 15d P > 80 Tage vs. elliptische Bahnen (nahezu) kreisförmige Bahnen vs. MPlanet > MJupiter (sehr) heiße Jupiter Migration ?!
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Satelliten-Missionen
COROT, ESA Kepler, NASA Start 2009 TPF, NASA Start ca. 2015
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ENDE
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Zum Nachschlagen auszugsweise: www.abovehorizon.de
arxiv.astroph/ / exoplanets.org/ vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/ (Extrasolar Planets Encyclopedia) wmthemes.jessanderson.org ...
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