Planeten um andere Sterne
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Gymnasium Buckhorn Planeten um andere Sterne Dr. Klaus Huber Hamburger Sternwarte, Bergedorf Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Sonnensystem Planeten des Sonnensystems Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 2 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 3 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes engl. fusor Dr. Klaus Huber = Ein Himmelskörper der Kern-Fusion betreibt. Extrasolare Planeten 3 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes engl. fusor Dr. Klaus Huber = = Ein Himmelskörper der Kern-Fusion betreibt. Ein Himmelskörper der Energie erzeugt. Extrasolare Planeten 3 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes engl. fusor Dr. Klaus Huber = = Ein Himmelskörper der Kern-Fusion betreibt. Ein Himmelskörper der Energie erzeugt. Extrasolare Planeten 3 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes engl. fusor Dr. Klaus Huber = = Ein Himmelskörper der Kern-Fusion betreibt. Ein Himmelskörper der Energie erzeugt. Extrasolare Planeten 3 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 4 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor Dr. Klaus Huber = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Extrasolare Planeten 4 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor Dr. Klaus Huber = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Extrasolare Planeten 4 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor around Dr. Klaus Huber = = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Der Planet kreist um den Stern. Extrasolare Planeten 4 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor around = = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Der Planet kreist um den Stern. Weitere Eigenschaften die ein Planet haben muss: Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 4 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor around = = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Der Planet kreist um den Stern. Weitere Eigenschaften die ein Planet haben muss: ◦ Darf nicht zu klein sein Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 4 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor around = = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Der Planet kreist um den Stern. Weitere Eigenschaften die ein Planet haben muss: ◦ Darf nicht zu klein sein → Runde Form durch eigene Anziehungskraft. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 4 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor around = = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Der Planet kreist um den Stern. Weitere Eigenschaften die ein Planet haben muss: ◦ Darf nicht zu klein sein → Runde Form durch eigene Anziehungskraft. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 4 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor around = = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Der Planet kreist um den Stern. Weitere Eigenschaften die ein Planet haben muss: ◦ Darf nicht zu klein sein → Runde Form durch eigene Anziehungskraft. ◦ Darf nicht zu groß sein Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 5 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor around = = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Der Planet kreist um den Stern. Weitere Eigenschaften die ein Planet haben muss: ◦ Darf nicht zu klein sein → Runde Form durch eigene Anziehungskraft. ◦ Darf nicht zu groß sein → Fängt an selber Energie zu produzieren. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 5 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Definition Planet Was ist ein Planet? A non-fusor around a fusor. Zitat Professor Artie Hatzes A non-fusor a fusor around = = = Der dunkle Planet der selbst keine Energie erzeugt. Der sehr helle Stern der viel Energie erzeugt. Der Planet kreist um den Stern. Weitere Eigenschaften die ein Planet haben muss: ◦ Darf nicht zu klein sein → Runde Form durch eigene Anziehungskraft. ◦ Darf nicht zu groß sein → Fängt an selber Energie zu produzieren. Objekte mit einer Masse größer als 13-mal die Jupiter-Masse MJ sind keine Planeten mehr, sondern werden braune Zwerge genannt. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 5 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Helligkeitsunterschied: Stern - Planet Der Stern überstrahlt alles Blick der Voyager-Sonde zurück zur Sonne, NASA Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 6 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Helligkeitsunterschied: Stern - Planet Die Erde ist zu dunkel Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 7 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Helligkeitsunterschied: Stern - Planet Die Erde ist zu dunkel ◦ Die Sonne ist ca. 10 Milliarden mal heller als die Erde. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 7 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Helligkeitsunterschied: Stern - Planet Die Erde ist zu dunkel ◦ Die Sonne ist ca. 10 Milliarden mal heller als die Erde. ◦ Planeten sind einfach zu dunkel um sie direkt zu beobachten. −→ Wir brauchen indirekte Methoden um Exoplaneten zu finden. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 7 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Indirekte Methoden Planeten finden Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 8 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Übersicht Methoden Planeten finden Verschiedene Methoden: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Transits des Planeten Radialgeschwindigkeit des Sterns Position des Sterns (Astrometrie) Microlensing Timing (Lichtlaufzeit) (Direct Imaging) (Störung anderer Planetenbahnen) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 9 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Übersicht Methoden Planeten finden Die zwei erfolgreichsten Methoden: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Transits des Planeten Radialgeschwindigkeit des Sterns Position des Sterns (Astrometrie) Microlensing Timing (Lichtlaufzeit) (Direct Imaging) (Störung anderer Planetenbahnen) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 10 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Indirekte Methoden Transits Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 11 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Venus-Transit 2012, Solar Dynamic Observatory, NASA Transit eines Planeten Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 12 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Helligkeit messen Helligkeit der Sonne beim Transit der Venus Greg Kopp’s TSI page Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 13 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Tansit-Methode Das STARE-Projekt (hao.ucar.edu) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 14 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Tansit-Methode Das STARE-Projekt (hao.ucar.edu) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 14 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Tansit-Methode Das STARE-Projekt (hao.ucar.edu) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 14 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Welche Planeten sehen wir? Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 15 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Welche Planeten sehen wir? −→ Wir sehen nicht alle Planeten, nur die auf die wir von der Seite blicken. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 15 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Welche Planeten sehen wir? −→ Wir sehen nicht alle Planeten, nur die auf die wir von der Seite blicken. Man muss sehr viele Sterne beobachten und hoffen, dass man bei einigen von der "richtigen Seite" aus hinsieht. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 15 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Das Kepler-Weltraumteleskop Helligkeit von 150 000 Sternen über 5 Jahre Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 16 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Wieso vom Weltraum aus? Erste Beobachtung eines Exoplaneten-Transits HD 209458 b, David Charbonneau et al., 2000 Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 17 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Wieso vom Weltraum aus? Beobachtung vom Boden: Großer Messfehler! HD 209458 b, David Charbonneau et al., 2000 Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 18 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Wieso vom Weltraum aus? Kleiner Planet geht im Messfehler unter HD 209458 b, David Charbonneau et al., 2000 Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 19 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Direkter Vergleich: Erdboden und Weltraum Transit des Planeten TrES-2 b Oskar-Lühning-Teleskop (1.2 m) auf der Hamburger Sternwarte (oben, blau) Kepler-Weltraumteleskop (1 m) der NASA (unten, mehrere Aufnahmeperioden) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 20 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Die Phasen von HAT-P-7 b Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 21 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Kleiner als Merkur Planeten um Kepler-37 Kepler-37 b (oben) hat einen Radius von nur 30 % des Erd-Radius → kleiner als Merkur! Kepler-37 c (mitte) mit einem Radius von 70 % des Erd-Radius Kepler-37 d (unten) mit einem Radius von 2x dem Erd-Radius Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 22 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Was hat Kepler gefunden? Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 23 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Was hat Kepler gefunden? Kepler hat über 3 000 Planeten-Kandidaten gefunden und bis jetzt extrasolare Planeten bestätigt (Stand: 15. Januar 2014). Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 238 als echte 23 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Transit-Methode Was hat Kepler gefunden? Kepler hat über 3 000 Planeten-Kandidaten gefunden und bis jetzt extrasolare Planeten bestätigt (Stand: 15. Januar 2014). 238 als echte 70 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten! (Fressin et al., 2013) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 23 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Indirekte Methoden Radialgeschwindigkeit Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 24 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Die wackelnde Sonne Änderung der Position der Sonne über 50 Jahre Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 25 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Die wackelnde Sonne Änderung der Position der Sonne über 50 Jahre Die Planeten ziehen an der Sonne. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 25 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der Doppler-Effekt Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 26 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der Doppler-Effekt Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 26 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der Doppler-Effekt Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 26 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der Doppler-Effekt Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 26 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der Doppler-Effekt Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 26 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der Doppler-Effekt Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 26 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der Doppler-Effekt Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 26 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der Doppler-Effekt Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 26 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Der ‘erste’ Exoplanet 51 Pegasi b Michel Major & Didier Queloz, 1995 Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 27 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Wirklich der ‘erste’ Exoplanet? 51 Peg b war der erste Exoplanet ◦ bei dem man sich sicher war. ◦ der um einen ‘normalen’ Stern kreist. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 28 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Wirklich der ‘erste’ Exoplanet? 51 Peg b war der erste Exoplanet ◦ bei dem man sich sicher war. ◦ der um einen ‘normalen’ Stern kreist. Frühere Entdeckungen: ◦ Gamma Cephei b (Campbell et al., 1988) ◦ Pulsar PSR B1257+12 b und c (Wolszczan & Frail, 1992) ◦ Pollux b (β Geminorum b), P = 1,6 Jahre (Hatzes, 1993) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 28 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Überblick Was haben wir mit der RV-Methode bis jetzt gefunden? 534 Exoplaneten entdeckt, 92 multiple Systeme Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 29 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Überblick Was haben wir mit der RV-Methode bis jetzt gefunden? 534 Exoplaneten entdeckt, 92 multiple Systeme Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 30 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode Überblick Erde, Super-Erde und Neptun 79 Exoplaneten entdeckt, 21 multiple Systeme Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 31 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode α Centauri B b Unser nächster Nachbar hat einen ‘erd-ähnlichen’ Planeten (?) Dumusque et al., 2012 Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 32 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Die Radialgeschwindigkeits-Methode α Centauri B b Unser nächster Nachbar hat einen ‘erd-ähnlichen’ Planeten (?) Dumusque et al., 2012 Periode: 3,2 Tage, Dr. Klaus Huber Minimum Masse: 1,13 MErde Extrasolare Planeten 32 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Überblick Extrasolare Planeten Einige Dinge die wir heute über Planeten um andere Sterne wissen Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 33 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Wieviele Exoplaneten kennen wir heute? Immer mehr ... Anzahl der entdeckten Exoplaneten mit der Zeit Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 34 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Wieviele Exoplaneten kennen wir heute? Immer mehr ... Anzahl der entdeckten Exoplaneten mit der Zeit 1065 Exoplaneten entdeckt, 176 multiple Systeme (Stand: 16.01.2014) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 34 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Hat jeder Stern einen Planeten? Sterne & Planeten Einige Eigenschaften von Sternen und ihren Planeten: Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 35 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Hat jeder Stern einen Planeten? Sterne & Planeten Einige Eigenschaften von Sternen und ihren Planeten: ◦ 70 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (Transit) ◦ >50 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (RV-Methode) Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 35 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Hat jeder Stern einen Planeten? Sterne & Planeten Einige Eigenschaften von Sternen und ihren Planeten: ◦ 70 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (Transit) ◦ >50 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (RV-Methode) ◦ Es gibt mehr kleine als große Planeten. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 35 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Hat jeder Stern einen Planeten? Sterne & Planeten Einige Eigenschaften von Sternen und ihren Planeten: ◦ 70 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (Transit) ◦ >50 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (RV-Methode) ◦ Es gibt mehr kleine als große Planeten. ◦ Etwa 20 % aller ’sonnen-ähnlichen’ Sterne haben einen ’erd-ähnlichen’ Planeten in der habitablen Zone. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 35 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Hat jeder Stern einen Planeten? Sterne & Planeten Einige Eigenschaften von Sternen und ihren Planeten: ◦ 70 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (Transit) ◦ >50 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (RV-Methode) ◦ Es gibt mehr kleine als große Planeten. ◦ Etwa 20 % aller ’sonnen-ähnlichen’ Sterne haben einen ’erd-ähnlichen’ Planeten in der habitablen Zone. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 35 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Hat jeder Stern einen Planeten? Sterne & Planeten Einige Eigenschaften von Sternen und ihren Planeten: ◦ 70 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (Transit) ◦ >50 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (RV-Methode) ◦ Es gibt mehr kleine als große Planeten. ◦ Etwa 20 % aller ’sonnen-ähnlichen’ Sterne haben einen ’erd-ähnlichen’ Planeten in der habitablen Zone. Zwischen 1x Dr. Klaus Huber und 2x Extrasolare Planeten Erd-Radius. 36 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Hat jeder Stern einen Planeten? Sterne & Planeten Einige Eigenschaften von Sternen und ihren Planeten: ◦ 70 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (Transit) ◦ >50 % aller Sterne haben mindestens einen Planeten (RV-Methode) ◦ Es gibt mehr kleine als große Planeten. ◦ Etwa 20 % aller ’sonnen-ähnlichen’ Sterne haben einen ’erd-ähnlichen’ Planeten in der habitablen Zone. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 37 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Systeme mit mehreren Planeten Planetensysteme: Beispiel 1 Kepler-90: 7 Planeten Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 38 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Systeme mit mehreren Planeten Planetensysteme: Beispiel 1 Kepler-90: 7 Planeten Planet b und c sind nur minimal größer als die Erde. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 38 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Systeme mit mehreren Planeten Planetensysteme: Beispiel 2 Kepler-62: 5 Planeten Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 39 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Systeme mit mehreren Planeten Planetensysteme: Beispiel 2 Kepler-62: 5 Planeten Planet e und f sind in der habitablen Zone. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 39 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Haben wir die zweite Erde schon gefunden? Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 40 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Haben wir die zweite Erde schon gefunden? −→ Was wissen wir wirklich über die Exoplaneten? Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 40 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Was wir wissen: Transit-Methode → Radius & Umlaufperiode RV-Methode → Masse & Umlaufperiode Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 41 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Was wir wissen: Transit-Methode → Radius & Umlaufperiode RV-Methode → Masse & Umlaufperiode Was wir nicht wissen: ◦ Woraus besteht der Planet? ◦ Hat er eine Atmosphäre/Luft? ◦ Gibt es auf dem Planeten Wasser? ◦ Wie genau sieht er aus? ◦ Gibt es auf dem Planeten Leben? Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 41 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Was wir wissen: Transit-Methode → Radius & Umlaufperiode RV-Methode → Masse & Umlaufperiode Was wir nicht wissen: ◦ Woraus besteht der Planet? ◦ Hat er eine Atmosphäre/Luft? ◦ Gibt es auf dem Planeten Wasser? ◦ Wie genau sieht er aus? ◦ Gibt es auf dem Planeten Leben? ◦ ... und vieles mehr! Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 41 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Was wir wissen: Transit-Methode → Radius & Umlaufperiode RV-Methode → Masse & Umlaufperiode “Wir haben eine zweite Erde gefunden!” Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 41 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Was wir wissen: Transit-Methode → Radius & Umlaufperiode RV-Methode → Masse & Umlaufperiode “Wir haben eine zweite Erde gefunden!” 1 Der Planet ist in etwa so groß wie die Erde. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 41 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Was wir wissen: Transit-Methode → Radius & Umlaufperiode RV-Methode → Masse & Umlaufperiode “Wir haben eine zweite Erde gefunden!” 1 Der Planet ist in etwa so groß wie die Erde. 2 Der Planet hat den richtigen Abstand zum Stern. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 41 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Die zweite Erde? Was wir wissen: Transit-Methode → Radius & Umlaufperiode RV-Methode → Masse & Umlaufperiode Kepler-69c, Kepler-62e, Kepler-62f, Erde Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 41 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Zweite Erde Direkte Bilder von Exoplaneten Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 42 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Anhang Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 43 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Methoden der Expolaneten-Entdeckung Welche Methode findet was? 102 Detection methods of Exoplanets Planet mass [MJupiter] 101 100 10-1 10-2 Transit RV Astrometry Microlensing Imaging Timing Solar System 10-3 10-4 10-5 -3 10 Dr. Klaus Huber 10-2 10-1 100 101 102 Semi-major axis [AU] Extrasolare Planeten 103 104 44 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Noch mehr Methoden um Expolaneten zu entdecken Astrometrie Änderung der Position eines Sterns messen Die Planeten ziehen an der Sonne. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 45 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Noch mehr Methoden um Expolaneten zu entdecken Astrometrie Änderung der Position eines Sterns messen Simulation: 50 pc, 15 MJ Planet, 0.6 AE Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 46 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Noch mehr Methoden um Expolaneten zu entdecken Microlensing Änderung der Helligkeit eines Hintergrund-Sterns OGLE 2003-BLG-235/MOA 2003-BLG-53, Bond et al., 2004 Stern & Planet ziehen vor einem Hintergrund-Stern vorbei. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 47 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Noch mehr Methoden um Expolaneten zu entdecken Microlensing Wie funktioniert das? Stern & Planet wirken wie eine Linse die Licht bündelt. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 48 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Noch mehr Methoden um Expolaneten zu entdecken Timing I Ein periodisches Signal überprüfen Manche Sterne senden regelmässige Signale aus. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 49 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Noch mehr Methoden um Expolaneten zu entdecken Timing I Ein periodisches Signal überprüfen Der Planet verzerrt dieses Signal abhängig von seiner Umlaufperiode. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 50 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Noch mehr Methoden um Expolaneten zu entdecken Timing II Transit Timing Variations (TTVs) Die Periode eines Planeten ändert sich? Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 51 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Noch mehr Methoden um Expolaneten zu entdecken Timing II Transit Timing Variations (TTVs) Die Periode eines Planeten ändert sich? Ein Planet zieht an einem anderen Planeten. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 51 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Charakterisierung von Exoplaneten Dichte der Planeten Woraus bestehen die Exoplaneten? Eine Kugel aus Eisen ist viel schwerer als eine gleichgroße Kugel aus Wasser. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 52 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Charakterisierung von Exoplaneten Atmosphäre der Planeten Was macht die Erdatmosphäre mit dem Licht der Sonne? Die Atmosphäre filtert Licht an bestimmten Stellen heraus. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 53 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Charakterisierung von Exoplaneten Atmosphäre der Planeten Beim Transit wird die Atmosphäre des Planeten durchleuchtet Bestimmte Teile des Lichts werden stärker gefiltert als andere. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 54 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang Charakterisierung von Exoplaneten Atmosphäre der Planeten Größe des Planeten abhängig vom der ‘Farbe’ Bestimmte Teile des Lichts werden stärker gefiltert als andere. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 55 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Systems with 3 or more planets (30 systems) Systeme mit mehreren Planeten Kepler-30 b Kepler-37 b HD 181433 b HD 40307 b c c c d b c d c d d d b c HIP 57274 61 Vir d b c b c b GJ 163 d d c b HD 37124 Star name c b d HD 69830 HIP 14810 d c d b Kepler-18 b Kepler-9 c d d upsilon And b c c b b mu Ara c d GJ 876 d e d HR 8799 b c e e GJ 581 e b Kepler-62 c b HD 113337 d c b d cd e f b Kepler-20 b e c f 55 Cnc e Kepler-32 f Kepler-33 b b c b HD 10180 c Kepler-11 d c f d e f 10-1 g h g M 10-2 d d c d ef bc d e f Solar System 10-3 c d b HD 20794 Kepler-42 d bc d PSR B1257+12 Kepler-68 c b c d Kepler-60 Dr. Klaus Huber Anhang V E M 100 Distance [AU] Extrasolare Planeten J S 101 U N 102 56 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI SETI Search for Extra-Terrestrial Intelligence Suche nach den ‘Radio’-Signalen anderer Welten. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 57 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Sterne in der Nachbarschaft Im Abstand von 50 Lichtjahren zur Sonne gibt es ca. 600 Sterne. Dr. Klaus Huber Extrasolare Planeten 58 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L N Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L N R? Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L N R? fp Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L N R? fp ne Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L N R? fp ne fl Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L N R? fp ne fl fi Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L N R? fp ne fl fi ft Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7·1 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7 · 1 · 0.2 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7 · 1 · 0.2 · 0.5 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7 · 1 · 0.2 · 0.5 · 0.5 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7 · 1 · 0.2 · 0.5 · 0.5 · 0.1 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7 · 1 · 0.2 · 0.5 · 0.5 · 0.1 · 80 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7 · 1 · 0.2 · 0.5 · 0.5 · 0.1 · 80 = 0.3 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 59 Einführung Indirekte Methoden Exoplaneten Anhang SETI Drake-Formel Wieviele Nachbarn könnten wir haben? N = R? · fp · ne · fl · fi · ft · L = 7 · 1 · 0.2 · 0.5 · 0.5 · 0.1 · 109 ≈ 107 N R? fp ne fl fi ft L Dr. Klaus Huber Anzahl der Zivilisationen in unserer Milchstraße Anzahl der Sterne die pro Jahr entstehen Wieviel Prozent der Sterne haben einen Planeten? Anzahl der Planeten (pro Stern) auf denen Leben möglich wäre Auf wieviel Prozent der Planeten entwickelt sich Leben? Wieviel Prozent entwickeln intelligentes Leben? Wieviel Prozent dieser Zivilisationen entwickeln Technologie? Wieviele Jahre entsenden diese Zivilisationen Signale ins All? Extrasolare Planeten 60
