Planetendefintion und Pluto

Günther Wuchterl

   

Exoplaneten­Ereignisse

   

Zwölf Jahre Exoplaneten Theorie und Erfahrung

Günther Wuchterl

Thüringer LandesternwarteTautenburg

Teil I:Was ist ein Planet?

jede Nacht eine neue Chance es herauszufinden!

In Erinnerung an

Planet Pluto 1930 - 2006 Günther Wuchterl

Thüringer Landessternwarte Tautenburg

Planeten sind Wandelgestirne

Aristarch und Kopernikus

Planeten umkreisen die Sonne

• Die Erde wird Planet• Die Sonne wird Stern

• Nur der Mond kreist um die Erde

1609: Galileo und das Teleskop

1609: Kepler und die „Neue Astronomie“

• Jupitermonde: Monde umkreisen Planeten• Kepler: 2 Gesetze der Planetenbewegung; 

Neue Gestirne der Medici: Monde?

13. März 1781 Uranus

Der siebente Planet

1. Jän. 1801 Ceres

Der achte Planet

23. September 1846

Neptun: Planeten stören Planeten

PLANETENDÄMMERUNGAlexander von Humboldt

KOSMOS

Vol. I, 1845: 14 Planeten

Vol. III, 1850: Hauptplaneten, Nebenplaneten (Satelliten) und

Kleine Planeten

20. Jahrhundert

• Sterne sind selbstleuchtend.

• Planeten werden beleuchtet (im sichtbaren Licht).

1930 Pluto

1990er: 3:2 Verhältnis der Umlaufszeiten von Neptune und Pluto verhindert Annäherung: Abstand > 1 Mia km > 6 AE.

1988 Pluto ist chaotisch

Richtung in 100 Mio Jahren unvorhersagbar!

1979: Pluto-Mond Charon

Masse Plutos kleiner als unseres Mondes!

1989: Raumsonde Voyager IIVorbeiflug an Neptun

Neptunmasse korrigiert: kein Planet X!

1992 QB1

Der zweite Transneptunier

In vorhergesagtem Abstand

Das Sonnensystem ist voll!

Neue Himmelskörper brauchen Platz

1994: Das innere Sonnensystem

ist chaotisch

Richtungen der Planeten nach 20 Mio Jahren unvorhersagbar!

Die Stabilität des Planetensystems ist nur eine auf Zeit.

   

38 – 97 AE !

(136199) Eris ex 2003 

UB313 ,”Xena”Transneptunier grösser als Pluto

August 2006Die Prager Debatte

2006: Prager IAU-DefinitonPLANET

• Himelskörper auf einer Bahn um die Sonne,• Gerundet von seiner Schwerkraft,• Hat die Nachbarschaft seiner Bahn 

aufgeräumt. • http://www.iau2006.org/mirror/www.iau.org/iau0603/index.html

2006: Prager IAU-Definiton

ZWERGPLANET• Himelskörper auf einer Bahn um die Sonne,• Gerundet von seiner Schwerkraft,

• Hat die Nachbarschaft seiner Bahn nicht aufgeräumt. 

• http://www.iau2006.org/mirror/www.iau.org/iau0603/index.html

RESULTAT - ZWERGPLANETEN

• 1 Ceres• 134340 Pluto• 136199 Eris

   

TEIL IIPLANETENDÄMMERUNG

Stellen Sie sich vor es wird Nacht ...

... zum ersten Mal.

   

Gute Planeten sind schwer zu finden!: Erde

   

Der Lange Weg

• Dunkle Begleiter• Positionsmessungen: Peter van de Kamp 

und Barnards Stern• Geschwindigkeitsmessungen: Von 

Doppelsternen zu Planeten

   

Erste Hinweise ab 1985Scheiben um Sterne

   

EXOPLANETEN

1992 ­ 2008

   

Überaschungen

• 1992: A. Wolcszan PSR 1257+12   Pulsarplaneten• 1994: G. Walker, vielleicht keine Planeten• 1995: M. Mayor, 51 Pegasi b, 4 Tage­Jahr• Exzentrische Planeten

51 Pegasi b4 Tage0.05 AE0,5x Jupiter

   

Radialgeschwindigkeit von 51 Peg

   

Planeten inDoppelsternsystemen: 

 γ Cephei  b

   

Junge Bären­Planeten:   Eridaniε

Umlaufzeit: 7,1 JahreAbstand Planet Stern:1,4 bis 5,4 AEMasse: 0.8 bis 1.6 JupiterErdabstand: 10,49 Lichtjahre

   

3­fach System in Andromeda:   υ And

   

5­fach System im Krebs:55 Cancri

Min Masse

0.045

0.84

0.21

4.05x Jupiter

Bez.

Ae

Ab

Ac

Ad

Umlaufzeit

2.81 Tage

14.7 Tage

44.3 Tage

12.1 Jahre

Exzentrizität  0.17  0.02  0.34  0.16

Entdeckung  2004 1997  2002 2002

   

Südplaneten: Ein Riesenplanent in der habitablen Zone: ι Hor b

   

Sind das wirklich Planeten?

Auf der Suche nach dem ersten Planetendurchgang

   

   

HD 209458 – Die Lichtkurve

   

Planeten­Durchgänge zeigen:

1. Massen sind Planetenmassen2. Radien sind Gasplanetenradien3. Dichte und Zusammensetzung4. Nachweis mit 2 Methoden!

   

EXTREM ­PLANETEN

   

Auf dem Weg zu den Kleinen

   

μ Arae – der kleinste der Grossen: 

M sin i = 14 Erdmassen 

   

Neue Rekorde• Mikro­Gravitationslinsenereignisse ?

(statistisch 5­7 Erdmassen aber zB mit 1% Wahrscheinlichkeit ein Schwarzes Loch)

• Gliese 867: 7.5 Erdmassen (mindestens) • Gliese 581 b: 5.1 Erdmassen (mindestens)• GJ 436 b: M = 22.6 ± 1.9 Erdmassen ­­

„Heisser Neptun“ (Uranus: 15, Neptun 17)• TW Hydrae b: ; 9,8 +/­ 3,3 M_Jup; 10 Ma?

   

DIREKTE BEOBACHTUNGEN

Das erst Bild von Exoplaneten

   

NAOS 144­Element AO­System mit CONICA IR­Kamera am VLT.Adaptive Optik am 8m Spiegel: NACO am VLT

   

   

   

GQ Lupi b + Stars,BD+planetsStars: Collapse ofBonnor­Ebert sphersBrown Dwarfs: same as starsPlanets: Nucleatedinstability, plausible, Toomre­stable nebulae, particle in box accretion

Poster bei Neuhäuser et al.

   

2M1207 2MASSWJ1207334­393254

Chauvin et al. 2004

   

HD 149026 b – Transit­SaturnSato, Fischer et al. 2005

   

HD 188743 b – Planet im TrippelDer „verbotene“ Planet, Konacki 2005

   

HD 188743 b – Planet im TrippelDer „verbotene“ Planet, Konacki 2005

   

Ein Planet für einen hellen Stern

   

Pollux_in_Tautenburg

Günther Wuchterl

Astrophysikalisches Institut und Universitäts­SternwarteJena

   

2007 Jahr der Planetendurchgänge

   

2007:Ein Planet für Aldebaran

   

SIE SIND ÜBERALL!

   

Der nächste Entdeckungs­Schritt

VON GASPLANETEN ZU ERDÄHNLICHEN PLANETEN

   

   

   

Die Aufgabe

   

Suchen Sie selbst!

   

   

CoRoT Geschichte

• 27. 12. 2006 Start• 2. 1. 2007 Eingeschalten• 3. 1. 2007 ­16. 1. 2007 Kalibration• 17. 1. 2007 Deckel auf!

Einsatz: 140 Ingenieure / 35 Tage • 2. 2. 2007 Erste Beobachtungen

   

CoRoTs Bahn

• ZIEL• a = 7278,475• e = 0,00169• i = 89,984• T

• TATSÄCHLICH• 7278,189 km• 0,00162• 90,002 Grad• 6176 ­6195 Sekunden

   

CoRoTs Himmel

   

   

   

CoRoT ­ Beobachtungsplan

• Zwei gegenüberliegende Suchgebiete werden abwechselnd 150 Tage lang beobachtet (Einhorn / Schlangenträger)

• Dazwischen 30 Tage „seitwärts“

   

CoRoT ­ SuchgebieteBezeichnung Dauer Beginn Ende Sterne

in TagenAbgeschlossenIra01 61 02.02.07 02.04.07 11448Src01 26 13.04.07 09.05.07 7015Lrc01 153 15.05.07 15.10.07 11414

29877LaufendLra01 150 23.10.07 21.03.08 11448

   

Der ALARM­Modus

• Rohdaten werden direkt an LAM weitergeleitet (alle ein bis zwei Wochen)

• Schnellanalyse• Rangliste „interessanter“ Sterne (Transits?)• Upload der Liste zum Satelliten• Helligkeitswerte alle 30 Sekunden gespeichert

   

4. Mai 2007 CoRoT­Exo­1b

   

Vergleich Boden­WeltraumEntdeckungslichtkurven

OGLE­TR­56 CoRoT­Exo­1b

   

Massenbestimmung von Planeten­„Kandidaten“

1) Ist die Helligkeitsänderung ein Planet ?2) Welche Masse hat der Planet ?3) Stern­ und Planeteneigenschaften?

   

   

Ist es ein Planet ?

• Zweiter Stern: davor, dahinter, darum?• Sternflecken?• Kleine dunkle Objekte – Zwergsterne, Weisse 

Zwerge?

   

CoRoT­Feld im 2m Teleskop

   

Welche Masse ?

• Messung der Schwerkraft• Passt das zum Durchgang

   

Welche Masse ?

   

Messung der Verschiebung der Spektrallinien?

   

Eigenschaften ?

• Schwerkraft und Radius relativ zum Stern• Sternmasse ­­> Planetenmasse• Sternradius ­­> Planetenradius

Exoplaneten­Wissen wie Sonnensystem vor Raumfahrt!

   

Masse, Radius ­­> Dichte

   

Allgemeine Theorie der Planetenentstehung

• Alle Sterntypen• Alle Umlaufszeiten• Alle Alter

All planets at 1.3 M

ʘ , 

0.042 AU

   

Alle Protoplaneten bei 0.1 AE

Christopher Broeg2005

   

Broeg 2006

Planetare MassenspektrenTheorie und Beobachtungen

   

CoRoT und die 

Theorie der Planetenentstehung

„DICHTUNG UND WAHRHEIT“

Startvorhersage der CoRoT­PlanetenPlanetare Anfangsmasse (1 bis 16d)

   

Die ersten CoRoT­Planeten

CoRoT­Exo­1b : 2 Tage, 1.5 R_Jup, 2 M_JupCoRoT­Exo­2b:  2 Tage, 1.5 R_Jup, 3 M_Jup

   

20. Dez. 2007 – der zweite PlanetCoRoT­Exo­2b

   

CoRoT­Exo­1b

   

Exoplaneten

Haben wir schon die typischen Planeten gefunden?

 Ist das Sonnensystem typisch?

   

Anzahl entdeckter Exoplaneten

2007

270

   

Entdeckungen pro Jahr

   

Baum der Exoplaneten

Jahr: nach obenBahnform: nach hintenBahnradius: nach rechtsMasse: Kugelgröße

   

Entdeckungsmethoden

   

Massen / Mindestmassen

   

[Mindest­]Massen ­ logarithmisch

   

Umlaufszeiten

   

Warum sind Exoplaneten seltsam?

• Exzentrisch• Sternnahe• Massereich

   

Seltsam Exzentrisch?

   

Vergleich mit Doppelsternen

   

Vergleich mit Doppelsternen

   

Pulsarplaneten• Überlegene Genauigkeit (Kleinplaneten)• Seltener Hauptkörper: Sternrest• Planetensystem mit kreisrunden Bahnen!

   

Seltsam aber ähnlich:das Pulsarsystem

Überragende Genauigkeit

Kleinplaneten nachweisbar!

SoSy­ähnliche

Bahnen und Massen!

   

Seltsam nahe ? Schnelle Funde!

   

Auf dem Weg zur Normalität

• Größere Planeten mit Jupiters Umlaufzeit ­­­ etwa 12 Jahre

• Rundere Bahnen,• Planetensysteme.

   

55 Cnc d – Beinahe Jupiter

   

Die Suche ist erst am Anfang

• Nahe schwere Planeten leichter zu entdecken,

• Suchstrategien und Entdeckungsmethoden,• Planetensuche dauert jahrelang,• Jupiter entdecken heißt 12 Jahre beobachten

   

Wir finden Exoplanetenweil 

sie anders sind als unsere!

   

PLANETENDÄMMERUNG ...

Stellen Sie sich vor es wird Nacht ...... zum ersten Mal.