BWB-2-2013-Th-Exoplanet-Zoe-Text

Öst. Physikolympiade 2013
BWB-2
Villach
Exoplanet
( Angabe )
Mehr als 800 Exoplaneten wurden im Laufe der letzten Jahre entdeckt. Astronomen
vermuten, dass es mehr Planeten als Sterne gibt.
Die meisten Planeten wurden über indirekte Methoden ( z.B. periodische "Verschiebungen"
des Zentralsterns entdeckt.)
Für eine direkte Abbildung eignen sich junge, heiße Sterne bei denen die frisch entstandenen
Planeten noch heiß sind und im IR gut sichtbar sind.
Das Bild vom Keck-Observatorium zeigt den Stern HR8799 in 130 Lichtjahren Entfernung mit
4 Riesengasplaneten. Erste genaue spektrale Untersuchungen der Atmosphäre vom
Planeten c wurden von 2010 bis zum März 2013 durchgeführt. Diese Untersuchungen
können für die Modelle der Planetenentstehung verwendet werden, können aber auch für
Größenabschätzungen der Planeten herangezogen werden.
IR-aufnahme des Planetensystems um HR8799
Einige Daten zu diesem System:
Zentralstern 8799 im Sternbild Pegasus: Teff=7430 K, R8799 = 1,3. Rsonne, M8799 =1,5.Msonne
Planet c: T = 1100 K, in der Atmosphäre konnte eindeutig CO nachgewiesen werden.
Der Radius des Planeten wird auf 85000 km geschätzt.
Aufgaben:
a) Bestimme den Abstand von 8799c von seinem Zentralstern sowie seine Umlaufszeit
( Hinweis: es kann angenommen werden, dass die Bildebene der Planetensystemebene
entspricht)
b) Welche "Solarkonstante" spürt man auf 8799c ?
c) Gib eine Abschätzung für den minimalen Radius von 8799c auf Grund der Tatsache, dass
CO in seiner Atmosphäre nachgewiesen werden konnte. Das System ist noch jung und im
Entstehen, d.h. die Planeten sind als gasförmig zu betrachten.
Es empfiehlt sich, den Minimalradius als Funktion einer mittleren Dichte zu berechnen, auf
mm-Papier zu zeichnen und zu interpretieren. Wird der CO-Gehalt in der Atmosphäre stabil
bleiben ?
( Vereinfachung: CO kann als ideales Gas betrachtet werden, monoatomar,
Molare Masse 28 g)