Die Entdeckung von extrasolaren Planeten

Die Entdeckung von
extrasolaren Planeten
Rainer Christiansen
Fachhochschule Flensburg
Wonach suchen?
- nach anderen Sonnensystemen
- nach erdähnlichen Planeten
- nach bewohnbaren Planeten
Wo suchen?
- im Bereich bis 200 LJ
Welcher Wellenlängenbereich soll untersucht werden?
- sichtbares Licht
- Infrarot
Grundlagen:
Wo und wie entstehen Sterne und Planetensysteme?
Licht=elektromagnetische Strahlung
breitet sich wellenförmig aus
Überlagerung von Wellen (Interferenz)
Konstruktive Interferenz
Destruktive Interferenz
Die Technik dazu wird in der Interferometrie verwendet
Direkte Beobachtung
Nachteil: Schwierig
Photonenfluss in Abhängigkeit der Wellenlänge, D=10 pc
Vorteil der direkten Beobachtung:
Sofortige Bestimmung von:
- Radius
- Albedo (Rückstrahlvermögen)
- Temperatur
- Zusammensetzung der Atmosphäre (wenn vorhanden)
Begrenzung der Beobachtungsmöglichkeiten infolge der Wellennatur des Lichtes
Aufgrund der Wellennatur des Lichtes treten beim Durchgang eines Lichtstrahls durch eine Öffnung sogenannte
Beugungserscheinungen auf.
Dadurch wird ein geometrischer Punkt niemals als Punkt abgebildet, sondern als "Beugungsscheibchen"

Zwei Punkte eines Gegenstandes können im Teleskop nur dann getrennt gesehen werden, wenn sie so weit voneinander
entfernt sind, daß sich bei der Abbildung die Beugungsscheibchen nur wenig überdecken.
Den Winkelabstand , den zwei Punkte mindestens haben müssen, damit man sie im Teleskop noch getrennt sehen
kann, bezeichnet man als das Auflösungsvermögen des Teleskops.
Das Auflösungsvermögen eines Teleskops hängt von der Wellenlänge des Lichtes und vom Durchmesser D der
Objektivlinse ab.
Für eine Lichtwellenlänge von  = 590 nm (gelbe Natriumlinie) gilt der theoretische Wert
 =
13,84

D
Bogensekunden (mit D in cm)
In der Praxis wird das Auflösungsvermögen einer Linse durch die Qualität des Glases und des Schliffs sowie durch die
atmosphärischen Bedingungen mehr oder weniger stark beeinträchtigt.
Bei Newton- und Cassegrin-Teleskopen wirkt die "Obstruktion" (Abschattung durch den Fangspiegel) zusätzlich mindernd
auf das Auflösungsvermögen.
Wie beobachten?
Möglichst hohe Auflösung des Instrumentes
Ist direkte Beobachtung möglich ?
Jupiter ist im Mittel 778,4 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt.
In welcher Entfernung wären die beiden Objekte gerade noch optisch trennbar ?
(Theoretische Berechnung für verschiedene Objektiv-Öffnungen unter günstigsten Bedingungen)
ObjektivDurchmesser
in cm
10
15
40
(unser)
100
200
240
(HST)
820
(VLT)
Auflösung
1,4“
0,9“
0,35“
0,14“
0,069“
0,06“
0,017“
Entfernung
in km
Entfernung
in Lichtjahren
1,15·1014 1,78·1014 4,58·1014 1,15·1015 2,33·1015 2,66·1015 9,44·1015
12,1
18,9
48,4
121
246
283
998
Ja, wenn Jupiter leuchten würde.
Adaptive Optiken nutzen
Nulling: Destruktive Interferenz nutzen zum Unterdrücken von Lic
Entdeckung eines braunen Zwerges um Gliese 229 durch Nulling
Photometrie: Transit
Gravitationslinsen
Störung einer Linse durch einen Planeten
Astrometrie
Bewegung der Sonne aufgrund
des Einflusses von Jupiter gesehen
aus 10 pc Entfernung
Doppler-Effekt
Jupiter erzeugt eine Radialgeschwindigkeit
der Sonne von ca. 12m/s.
Mit neueren Methoden wird eine Messgenauigkeit
von 1 m/s möglich.
Dadurch wird die Entdeckung von erdähnlichen Planeten
(Masse 1..20 ME) möglich
Rocky Planet Finder
Fraunhofer-Linien
Sonne
Wega
Wo sind sie denn?
Bis heute (September 2006) sind 204 Exoplaneten in
161 Systemen entdeckt worden.
Der erste Planet um einen sonnenähnlichen Stern
wurde 1995 um Pegasus 51 in 40 LJ Entfernung entdeckt.
Erdgroße Planeten wurden aufgrund unzureichender Daten
und Instrumente noch nicht entdeckt.
Informationen im Internet:
http://exoplanets.org
http://de.wikipedia.org/wiki/exoplanet
http://lexikon.astronomie.info/exoplanets
Wir nahmen dieses Bild aus großer Entfernung auf, und wenn Sie darauf blicken,
dann sehen Sie nur einen Punkt. Das ist hier. Das ist Zuhause. Das sind wir. Auf
diesem Punkt verbrachte jeder, von dem sie je gehört haben, jedes menschliche
Wesen, das je existierte, sein Leben. Die Summe all‘ unserer Freuden und Leiden,
tausende zuversichtlicher Religionen, Ideologien und wirtschaftlicher Doktrinen,
jeder Jäger und Gejagte, jeder Held und Feigling, jeder Schöpfer und Zerstörer von
Zivilisationen, jeder König und kleiner Bauer, jedes junge Liebespaar, jedes
hoffnungsvolle Kind, jede Mutter und jeder Vater, jeder Erfinder und Entdecker,
jeder Moralprediger, jeder korrupte Politiker, jeder Superstar, jeder Führer, jeder
Heilige und Sünder in der Geschichte unserer Art lebte hier
auf diesem Staubkorn
... schwebend in einem Sonnenstrahl...
Carl Sagan, 1996