Dipl.-Phys. Ansgar Gaedke, Hamburger Sternwarte

Extrasolare Planeten-

Die Suche nach einer zweiten Erde (?)

20. Dezember 2006

Überblick

• Was ist ein Planet ?

• Weshalb suchen wir nach Planeten ?

• Entdeckungsmethoden

• Eigenschaften der Planetensysteme

• Zukünftige Projekte

Was ist ein Planet ?

Definition (IAU 2006) für unser Sonnensystem

i) Umlaufbahn um die Sonneii) hydrostatisches Gleichgewicht (nahezu rund)iii) unmittelbare Umgebung im Orbit frei von anderen Körpern

i+ii : Zwergplanet, i : Small Solar System Body

Definition (IAU 2003) für extrasolare Planeten

i) Umlaufbahn um einen Stern

ii) Masse zu gering für Wasserstoff-Fusion

Was ist ein Planet ?

Wie ist das Sonnensystem entstanden ?

© 1999 John Wiley and Sons Inc.

Welche Arten von Planeten gibt es ?

Welche Sterne gibt es und wieviele haben Planeten ?

Sonne

Wieviele davon sind alt & stabil genug, um Planetenin der habitablen Zone zu haben ?

... ?

Ist die Entstehung von Leben möglich ?

Wie kann man extrasolare Planeten entdecken ?

Astrometrie

Microlensing

Transit

Radial-geschwindigkeit

© www.spaceart.org

Radialgeschwindigkeit

Bewegung um gemeinsamen Schwerpunkt

Radialgeschwindigkeit

Blau / Rot-Verschiebung des Spektrums

Radialgeschwindigkeit

Umlaufperiode PRadialgeschwindigkeit vR

aPl3 P2

G M*

42

( 3. Kepler'sches Gesetz )

MPl sin i v* M*

vPl

( untere Massengrenze )

RV-Signal:

Jupiter – Sonne ~ 13m/sErde – Sonne ~ 9cm/s !!!

High-Accuracy Radial-velocity Planetary Searcher (HARPS)

3.6m Teleskop, ESO La Silla (Chile) R=120.000, =1m/s, Iod + Th Lampe

Radialgeschwindigkeit

51Peg b, 0.468MJup

4.23 Tage, 0.05 AE

Radialgeschwindigkeit

0.033MJup

8.7 Tage0.079 AE

0.038MJup

31.6 Tage

0.19 AE

0.058MJup

197 Tage0.63 AE

HD69830 b, c & d

UMa b, 2.6MJup, 1083 Tage, 2.11 AE

Radialgeschwindigkeit

Stern "wackelt" durch Bewegung umgemeinsamen Schwerpunkt

Astrometrie

aus Sicht von Cen (d 4.3 Lichtjahre):

Jupiter: 5.4AE, ~12 Jahre ~7.7masErde: 1AE, 1 Jahr ~4.5µas

Vergleich: 1mas = 10-3 °/3600 ~ 1€ auf 2000km

MPl aPl

M* d ~

tangentiale Bewegungskomponente

+

d

Transit-Methode

kein Transit Transit max. Transit

SuperWASPLa Palma & Südafrika

TrES

Transit-Methode

Merkur- & Venustransit und Sonnenfinsternisse

Transit-Methode

Merkur

Sonnenflecken

© www.jessanderson.org

Microlensing

SonneStern

Beobachter

© L.Shield www.wavelengthphotography.com.au

Microlensing

Microlensing

(Nature 439, 2005)

Vergleich der Methoden

Methode Reichweite sensitiv für ...

Astrometrie < 15 Pc M MJupiter

Radialgeschwindigkeit < 100 Pc M MJupiter

Transit > 1 kPc große RPlanet

Microlensing > 10 kPc M MErde

Selektionseffekte:

unterschiedliche Sensitivität

vorrangig Suche bei sonnenähnlichen Sternen sehr viele, relativ schmale Spektrallinien für RV habitable Zone ähnlich in unserem Sonnensystem

Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme

Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme

Eigenschaften extrasolarer Planetensysteme

elliptische Bahnen

ein wenig Statistik

bisher 209 Planeten

21 Mehrfachsysteme

davon 14 mit 2 Planeten

5 mit 3 Planeten 2 mit 4 Planeten

Mehrfachsysteme vs. Sonnensystem

Migration ?!

Mehrfachsysteme vs. Sonnensystem

ESPs Sonnensystem

0.02 AU ≤ a ≤ 5 AU 0.4 AU ≤ a ≤ 30 AUvs.

1d ≤ P ≤ 15d P > 80 Tagevs.

elliptische Bahnen (nahezu) kreisförmige Bahnenvs.

MPlanet > MJupiter

(sehr) heiße Jupiter

Satelliten-Missionen

Kepler, NASAStart 2009

TPF, NASAStart ca. 2015

COROT, ESA

27.12.2006

ENDE

auszugsweise:

Zum Nachschlagen

www.abovehorizon.dearxiv.astroph/0601563/www.esa.intwww.eso.orgexoplanets.org/vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/ (Extrasolar Planets Encyclopedia)www.iau2006.orgwww.nasa.govwww.nature.comwww.spaceart.orgwww.SuperWASP.orgwww.wavelengthphotography.com.auwmthemes.jessanderson.org...