Exo-Planeten

Exo-Planeten
Max Camenzind
APCOSMO
Darmstadt @ 7.6.2011
Wie finde ich Exo-Planeten ?
• Doppler Star Wobbles:
• Transits:
• Microlensing:
Übersicht
• 2 wichtigsten Methoden der Planetensuche:
•  Doppler-Methode: Der Mutterstern
wobbelt um den Schwerpunkt Stern – Planet
(seit 1995 angewandt).
•  Transit-Methode: Planet verdeckt
periodisch den Stern  in 1% aller Fälle
•  große Samples (typisch 100.000) von
Sternen dauernd überwachen.
•  Teleskope mit großem Gesichtsfeld.
Dopplermessungen  Masse
• 3. Keplersches Gesetz zusammen mit Impulserhaltung
liefert
2 GMs
MPl sin i  Msvs sin i
P
3
•  Sternmasse aus Spektroskopie, Geschwindigkeit
über Dopplereffekt messen, Periode bestimmen
• Jedoch: der Effekt ist sehr klein:
• Jupiter auf Sonne: 15 m/s oder 0,0003Å bei 6000Å
• Saturn auf Sonne: 2,7 m/s oder 0,00006Å bei 6000Å
Instrumentelle Grenze
Histogramm Doppler-Amplituden
Distanz aus Parallaxe
Histogramm Planeten-Massen
Jupiter
Terrestr
Neptun
Merkur
Erde
Histogramm Halbachsen a
K-Sterne
G-Sterne
Histogramm Stern-Massen
Massenverteilung IMF
Planeten
Grafik: M. Camenzind
Histogramm Stern-Temperatur
Histogramm Stern-Radien
Merkur
Erde
Histogramm Bahn-Perioden
Keine Korrelationen !
Keine Korrelationen !
Photometrie von Transits
• Periodische Helligkeitsänderung durch
Sternbedeckung
• Helligkeitsänderung ist proportional zum
Radiusverhältnis2 (Rpl/R*)2 ~ 0,001
Transit
Lichtkurven
rJup  0.1 RSun
Depth:
2
2




r
f
R
p
 1% 

r  R 
f
 Jup   Sun 
Duration :
 M 2 / 3  P 1/ 3
t  3h 
  
M Sun  4d 
Probability :
 R  M 1/ 3  P 2 / 3
Pt  10%  
  
RSun M Sun  4d 
1999 - First Transiting Planet
HD 209458
V=7.6 mag
1.6% “winks”
last 3 hours
repeat every 3.5 days
STARE 10 cm telescope
Charbonneau &
Brown (2000)
HST/STIS
HD 209458
Transits
Brown et al. (2001)
Rp = 1.35 ± 0.06 RJup
i = 86o.6 ± 0o.2
1%
Kepler Mission
March 6, 2009
Kepler – 1,4m Schmidt Teleskop
Kepler - CCD-Kamera
NASA 02-2011
NASA 02-2011
NASA 02-2011
NASA 02-2011
Histogramm Planetenradien
Kleine Planeten sind
häufiger als große
Howard et al. 2011
Histogramm Bahnperioden
?
Howard et al. 2011
# Planeten vs Temperatur
Total: 100.000 Sterne im Kepler-Feld / 1235 Planeten detektiert
Howard et al. 2011
Anzahl Planeten
mimmt zu mit
abnehmender Masse
Zusammenfassung
• Keine systematische Untersuchung mit
Dopplermethode bisher möglich.
• Dopplermethode bevorzugt massereiche
Planeten, terrestrische schwierig zu finden.
• Transit-Methode ist vielversprechend
 Kepler-Projekt ist erst angelaufen
 nur Daten bis zu Perioden von 50 Tagen
ausgewertet.
•  Perioden bis zu 1 Jahr sind in 2 Jahren zu
erwarten, da ein Planet 3 Transits zeigen muss