Der Einfluss des Sterns auf mögliches fremdes Leben- die habitable Zone

Gliederung 1. Grundinformationen /Voraussetzungen für extraterrestrisches Leben 2. Sterne 2.1 Entstehung 2.2 Eigenschaften / Unterschiede und Klassifizierung 2.3 Einflüsse des Sterns auf das Leben und den Planeten 3. Die habitable Zone 3.1 Grundgedanke der habitablen Zone (am Beispiel unseres Sonnensystems) 3.2 Berechnung der habitablen Zone 3.2.1 Strahlungsleistung des Sternes 3.2.2 Berechnung der habitablen Zone 1. 3.2.3 Berechnung der habitablen Zone 2. 3.2.4 Treibhausgase/ Temperaturschätzung 3.2.5 Berechnung der habitablen Zone 3. 4. Fazit Literaturverzeichnis

1. Grundinformationen Exoplaneten sind Planeten, die nicht an unser Sonnensystem gebunden sind 1992 wurden die ersten im Millisekunden Pulsar PSR 1257+12 entdeckt Die Suche nach ihnen basiert auf der Frage ob extraterrestrisches Leben existiert Die wichtigsten Methoden zur Entdeckung von Exoplaneten sind die Radialgeschwindigkeitsmethode und die Transitmethode.

Voraussetzungen für extraterrestrisches Leben Wie man schon in unserem Sonnensystem erkennt ist Leben nicht auf jedem Planeten möglich Flüssiges Wasser  Atmosphäre, richtige Oberflächentemperatur Biogene Elemente  Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Mindestens 1Ga für einfachste Lebensformen

2.Sterne Sterne sind selbstleuchtende massereiche Himmelskörper, welche aus Plasma und Gas bestehen. Sie entstehen durch das Kollabieren von Gaswolken.

2.1 Entstehung

Emissionsnebel (NGC 6357)

2.2 Eigenschaften / Unterschiede und Klassifizierung

2.3 Einflüsse des Sterns auf das Leben und den Planeten Gravitation: - Elliptische Umlaufbahn - Gezeiten  Wärme Wärme/ Licht Sonnenwinde

3. Die habitable Zone Die habitable Zone definiert einen Bereich in dem sich ein Planet befinden muss damit flüssiges Wasser auf ihm existieren kann. Entscheidend dafür ist die Leuchtkraft des Sternes.

3.1 Grundgedanke der habitablen Zone (am Beispiel unseres Sonnensystems)

3.2 Berechnung der habitablen Zone

3.2.1 Strahlungsleistung des Sternes F = σ*T^4 σ(sigma) ist die Stefan Boltzmann Konstante σ = 5,6705*10^-8 W/(m^2 *K^4) L = F * A =σ* T^4 * A L = 5,6705*10^-8 W/(m^2 *K^4) * T^4 *4R^2

3.2.1 Strahlungsstärke des Sternes L = 5,6705*10^-8 W/(m^2 *K^4) * 5800K^4 * 4 * (6,9634* 10^8m) ^2 L= 3,91 *10^26 W

3.2.2 Berechnung der habitablen Zone 1 d(AE) =√L(stern)/L(sonne)

3.2.2 Berechnung der habitablen Zone 1 d(AE) =√L(stern)/L(sonne)

3.2.3 Berechnung der habitablen Zone 2 4π *R(Stern)² *T(Stern)^4 F = ------------------------------- *π *R(Planet)² 4π *a²

3.2.3 Berechnung der habitablen Zone 2 4π *R(Stern)² *T(Stern)^4 F = ------------------------------- *π *R(Planet)² 4π *a² 4π*R(Stern)² *T(Stern)^4 --------------------------------* π *R(Planet)² * (1-A) = 4 π*a² = σ * T^4 * 4π*R(Planet)²

3.2.3 Berechnung der habitablen Zone 2 L(Stern) * (1-A) a= √ ------------------------- 16π * σ * T^4

3.2.3 Berechnung der habitablen Zone 2 3,91 *10^26 W * (1-0,31) a(innen) =√ ---------------------------------------------------- = 16π * 5,6705*10^-8 W/m²*K^4 * 373K^4

3.2.3 Berechnung der habitablen Zone 2 3,91 *10^26 W * (1-0,31) a(innen) =√ ---------------------------------------------------- = 16π * 5,6705*10^-8 W/m²*K^4 * 373K^4 = 6,99*10^10m = 0,469AE

3.2.3 Berechnung der habitablen Zone 2 3,91 *10^26 W * (1-0,31) a(innen) =√ ---------------------------------------------------- = 16π * 5,6705*10^-8 W/m²*K^4 * 373K^4 = 6,99*10^10m = 0,469AE a(außen) =√ ------------------------------------------------------- = 16 π * 5,6705*10^-8 W/m²*K^4 * 273K^4

3.2.3 Berechnung der habitablen Zone 2 3,91 *10^26 W * (1-0,31) a(innen) =√ ---------------------------------------------------- = 16π * 5,6705*10^-8 W/m²*K^4 * 373K^4 = 6,99*10^10m = 0,469AE a(außen) =√ ------------------------------------------------------- = 16 π * 5,6705*10^-8 W/m²*K^4 * 273K^4 = 1,30*10^11= 0,872 AE

3.2.4 Treibhausgase/ Temperaturschätzung L(Stern) * (1-A) T=( ------------------------- ) ^(1/4)= 255K 16π * σ *a²

3.2.4 Treibhausgase/ Temperaturschätzung L(Stern) * (1-A) T=( ------------------------- ) ^(1/4)= 255K 16π * σ *a² Für die Erde gilt ein Mittelwert von 288K (=15°C). Die Treibhausgase der Erde haben deshalb einen Effekt von 12% also 33K.

3.2.5 Berechnung der habitablen Zone 3. R(Stern) T(Stern)² (1-A) ------------- * --------------- * √ --------- = a 2 T(Planet)² ε

3.2.5 Berechnung der habitablen Zone 3. R(Stern) T(Stern)² (1-A) ------------- * --------------- * √ --------- = a 2 T(Planet)² ε 6,9634* 10^8m 5800K² (1- 0,31) a(außen) = ---------------------- * ------------ * √ ------------- 2 373K² 0,12

3.2.5 Berechnung der habitablen Zone 3. R(Stern) T(Stern)² (1-A) ------------- * --------------- * √ --------- = a 2 T(Planet)² ε 6,9634* 10^8m 5800K² (1- 0,31) a(außen) = ---------------------- * ------------ * √ ------------- 2 373K² 0,12 = 2,01*10^11m = 1,34 AE

4.Fazit Berechnung der habitablen Zone ist abhängig von mehreren Faktoren Passende Umlaufbahn bedeutet nicht dass Leben auf einem Planeten existiert

[1] Franziska Konitzer , in „Sterne und Weltraum“, November 2014, Super-Welten für außerirdisches Leben, Seite 22- 24 [2] http://itp1.uni-stuttgart.de/institut/arbeitsgruppen/wunner/Astrophysik1.pdf 28.10.14 (Version vom 9. Februar 2011) [3] Kaltenegger Lisa, in „Sterne und Weltraum“, September 2013, Exoplaneten-eine Spurensuche, Seite 48. [4]http://www.astronomie.de/uploads/media/Kleines_Lehrbuch_der_Astronomie_und_Astrophysik_Band_14.pdf , 30.10.2014 [5] http://www.mpifr-bonn.mpg.de/583502/spektralklassen , 30.10.2014 6] http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/planetensystem , 30.10.2014 [7]Bresele Horst, Anton-Bruckner-Gymnasium, Q11 im W.-seminar Astrophysik am 18.10.2013 [8] http://www.markelowitz.com/HZ.html 1.11.14 [9] http://www.weltderphysik.de/gebiet/planeten/erde/sonnenwind/ 2.11.14 [10] https://lp.uni-goettingen.de/get/text/7701 (Radialgeschwindigkeitsmethode) [11] https://lp.uni-goettingen.de/get/text/7004 2.11.2014

Danke für eure Aufmerksamkeit! 