Die Suche nach einer zweiten Erde (?) Extrasolare Planeten - Die Suche nach einer zweiten Erde (?) 20. Dezember 2006 Dipl.-Phys. Ansgar Gaedke, Hamburger Sternwarte

Überblick Was ist ein Planet ? Weshalb suchen wir nach Planeten ? Entdeckungsmethoden Eigenschaften der Planetensysteme Zukünftige Projekte

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

Was ist ein Planet ? Definition (IAU 2003) für extrasolare Planeten Umlaufbahn um einen Stern Masse zu gering für Wasserstoff-Fusion

Wie ist das Sonnensystem entstanden ? © 1999 John Wiley and Sons Inc.

Welche Arten von Planeten gibt es ?

Welche Sterne gibt es und wieviele haben Planeten ? Sonne

Wieviele davon sind alt & stabil genug, um Planeten in der habitablen Zone zu haben ?

Ist die Entstehung von Leben möglich ? ... ?

Wie kann man extrasolare Planeten entdecken ? Radial- geschwindigkeit Astrometrie Transit Microlensing © www.spaceart.org

Radialgeschwindigkeit Bewegung um gemeinsamen Schwerpunkt

Radialgeschwindigkeit Blau / Rot-Verschiebung des Spektrums

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 !!!

High-Accuracy Radial-velocity Planetary Searcher (HARPS) 3.6m Teleskop, ESO La Silla (Chile) R=120.000, s=1m/s, Iod + Th Lampe

Radialgeschwindigkeit 51Peg b, 0.468MJup 4.23 Tage, 0.05 AE

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

Radialgeschwindigkeit UMa b, 2.6MJup, 1083 Tage, 2.11 AE

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: 1AE, 1 Jahr  ~4.5µas Vergleich: 1mas = 10-3 °/3600 ~ 1€ auf 2000km

Transit-Methode kein Transit Transit max. Transit

Transit-Methode SuperWASP La Palma & Südafrika TrES

Transit-Methode Merkur- & Venustransit und Sonnenfinsternisse Merkur Sonnenflecken © www.jessanderson.org

© L.Shield www.wavelengthphotography.com.au Microlensing Stern Sonne a Beobachter © L.Shield www.wavelengthphotography.com.au

Microlensing

Microlensing (Nature 439, 2005)

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

Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme

Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme

Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme elliptische Bahnen

Mehrfachsysteme vs. Sonnensystem ein wenig Statistik bisher 209 Planeten 21 Mehrfachsysteme davon 14 mit 2 Planeten 5 mit 3 Planeten 2 mit 4 Planeten

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 ?!

Satelliten-Missionen COROT, ESA 27.12.2006 Kepler, NASA Start 2009 TPF, NASA Start ca. 2015

ENDE

Zum Nachschlagen auszugsweise: www.abovehorizon.de arxiv.astroph/0601563/ www.esa.int www.eso.org exoplanets.org/ vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/ (Extrasolar Planets Encyclopedia) www.iau2006.org www.nasa.gov www.nature.com www.spaceart.org www.SuperWASP.org www.wavelengthphotography.com.au wmthemes.jessanderson.org ...