ppt - helas

POZASŁONECZNE
UKŁADY
PLANETARNE
Jest nieskończenie wiele światów, podobnych i niepodobnych do naszego
Epikur, 341-270 p.n.e.
Nie może być więcej światów niż jeden
Arystoteles, 384-322 p.n.e.
prof. UWr. Paweł Rudawy
Układ planetarny Słońca
 planety (a=0.3-30 AU)
Mercury
Venus
Earth
Mars
Jupiter
Saturn
Uranus
Neptune
a [tys. km]
I
57910
II
108200
III 149600
IV
227940
V
778330
VI
1429400
VII 2870990
VIII 4504300
d [dni]
88
224
365.25
687
4332
10759
30685
60190
i [deg]
7.00
3.39
0.00
1.85
1.31
2.49
0.77
1.77
e
0.21
0.01
0.02
0.09
0.05
0.06
0.05 Herschel
0.01 Galle
1781
1846
Układ planetarny Słońca
 pas Kuiper’a (a=35-50 AU)
Masa KBO ~ 0.01-0.05 Mz (4 MPL)
KBO
Ocena liczebności:
105 obiektów > 100 km
1010 obiektów > 1 km
Układ planetarny Słońca
 obłok Oort’a (a=100 000 AU)
Układ Słoneczny
AD 2007
1 AU = 150 mln km
105 AU = 15 000 mld km = 1.6 ly
1992: ODKRYCIE PIERWSZEGO
POZASŁONECZNEGO UKŁADU PLANETARNEGO
d=2630 l.św.
PSR 1257+12
Wiek=8*108 l.
T=0.00622 s
= 13h00m01s.00 =+12o40’00”.0
PSR 1257+12a
M=0.015 ME
a=0.19 j.a.
P=25.34 d
e=0
Wolszczan i Frail, 1992
PSR 1257+12b
PSR 1257+12c
M=3.4 ME
M=2.8 ME
a=0.36 j.a.
a=0.47 j.a.
P=66.54 d
P=98.22 d
e=0.0182 e=0.0264
Wolszczan, 1994
Wolszczan, 1994
PSR 1257+12d
M=95 ME
a=35 j.a.
P=1.7 l
Wolszczan, 1996
Metoda: obs. radiowe (chronometraż sygnałów)
1992: ODKRYCIE PIERWSZEGO
POZASŁONECZNEGO UKŁADU PLANETARNEGO
2007: DWA ZNANE UKŁADY PLANETARNE
PULSARÓW
PSR 1257+12
PSR B1620-26
M
0.015 [ME]
3.4 [ME]
2.8 [ME]
~95 [ME]
1.2-6.7 [MJsini]
A [AU]
0.19
0.36
0.47
~35
10-64
P [d]
25.34
66.54
98.22
~1.70
61.8-389 [Y]
E
0
0.0182
0.0264
0-0.5
1995: ODKRYCIE PIERWSZEGO
POZASŁONECZNEGO UKŁADU PLANETARNEGO
GWIAZDY CIĄGU GŁÓWNEGO
d=50 l.św.
mV=5m.45
51 Pegasi
Typ widmowy: G2-3V
M=1.06 MS
R=1.13-1.27 RS
Teff=5770 K
= 22h57m27s.30 =+20o46’04”.2
51 Peg b
Msini=0.46 MJ
a=0.05 j.a. P=4.231 d e=0.05
Odkrywcy: M.Mayor i D.Queloz, 1995
Metoda: spektroskopowa (Doppler)
T=1240 K R=1.2-1.4 RJ
1. “GORĄCE PLANETY TYPU JOWISZA”
METODY WYKRYWANIA PLANET:
POMIARY PRĘDKOŚCI RADIALNYCH GWIAZD
2007: 161 planet
HD 168443
Wymagana dokładność pomiarów
~1-3 m/s (1:108 )
Vr(Jowisz) = ±12.5 m/s, P = 11.9 lat
Vr(Ziemia) = ±0.1 m/s, P = 1 rok
(Spektrograf HIRES KECKII)
1996: ODKRYCIE PIERWSZEGO
POZASŁONECZNEGO WIELOSKŁADNIKOWEGO UKŁADU
PLANETARNEGO GWIAZDY CIĄGU GŁÓWNEGO
d=44 l.św.
mV=5m.05
47 Ursae Majoris
Typ widmowy: G0V
M=1.1 MS
R=1.05 RS
Teff=5590 K
= 10h59m29s.30 =+40o25’46”.1
47 Ursae Majoris b
Msini=2.54 MJ
a=2.09 j.a. P=1089 d e=0.061
Odkrywcy: G.Marcy i P.Butler, 1996
Metoda: spektroskopowa (Doppler)
T=190 K
47 Ursae Majoris c
Msini=0.76 MJ
a=3.73 j.a. P=2594 d e=0.1
Odkrywcy: D. Fischer i in., 2001
Metoda: spektroskopowa (Doppler)
2. “ANALOGI JOWISZA”
1996: WYKRYCIE MASYWNYCH PLANET
KRĄŻĄCYCH WOKÓŁ GWIAZD CIĄGU GŁÓWNEGO
PO CIASNYCH ORBITACH ELIPTYCZNYCH
d=78 l.św.
mV=4m.97
70 Virginis
Typ widmowy: G5V
M=0.95 MS
R=1.9 RS
Teff=5200 K
= 13h28m26s.54 =+13o28’26”.4
70 Virginis b
Msini=6.6 MJ
a=0.43 j.a. P=116.6 d e=0.4
amin=0.31 j.a. amax=0.74 j.a.
Odkrywcy: G.Marcy i P.Butler, 1996
Metoda: spektroskopowa (Doppler)
T=372 K
?
3. “PLANETY O SILNIE SPŁASZCZONYCH ORBITACH”
METODY WYKRYWANIA PLANET:
POMIARY FOTOMETRYCZNE
PRZEJŚĆ PLANET NA TLE TARCZY GWIAZDY
d=47.08 ps
mV=7m.65
= 22h03m10s.77 =+18o53’03”.5
HD 209458
Typ widmowy: G0V
M= 1.1 MS
R=1.15 RS
Teff=6000 K
wiek: 4-6 mld l.
P=15.7 d
Możliwa detekcja:
- Planet (5 planet)
- satelitów planet
- pierścieni planetarnych
- komet
- modelowanie atmosfer planet
STARE
ASAS
10cm, 24 000 gw.
20cm
L/L(Jowisz)=0.01
Fr
USA
HD 209458 b
M.=0.69 MJ
a=0.047 j.a. P=3.52433 d e=0
Obserwacje przejścia przez tarczę:
Charbonneau i in., 2000; Henry i in., 2000
Metoda spektroskopowa (Doppler) Marcy i in., 1999
Rp=1.35±0.06RJ M=0.63MJ
ATMOSFERA (Na?)
COROT
180 000 gwiazd
QuickTime™ et un
décompresseur Codec YUV420
sont requis pour visionner cette image.
Kepler
From transits of terrestrial planets in one year orbits:
About 50 planets if most are the same size as Earth (R~1.0 Re) and none larger,
About 185 planets if most have a size of R~1.3 Re,
About 640 planets if most have a size of R~2.2 Re,
About 12% with two or more planets per system.
From modulation of the reflected light from giant inner planets:
About 870 planets with periods less than one week.
From transits of giant planets:
About 135 inner-orbit planet detections,
Densities for 35 inner-orbit planets, and
About 30 outer-orbit planet detections.
METODY WYKRYWANIA PLANET:
MIKROSOCZEWKOWANIE GRAWITACYJNE
Paczyński, 1986
Efekty mikrosoczewkowania:
- astrometryczne
- fotometryczne
Programy: OGLE, AGAPE,
DUO, EROS, MACHO,
MOA, PLANET
METODY WYKRYWANIA PLANET:
MIKROSOCZEWKOWANIE GRAWITACYJNE
Paczyński, 1986
Soczewka pojedyncza gwiazda
Soczewka: gwiazda z planetą
M1:M2 = 250:1
2003: PIERWSZA PLANETA
ODKRYTA METODĄ OBSERWACJI EFEKTÓW
MIKROSOCZEWKOWANIA GRAWITACYJNEGO
OGLE 2003-BLG-235/MOA 2003-BLG-53
M1:M2 = 250:1
METODY WYKRYWANIA PLANET:
OPTICAL GRAVITATIONAL LENSING EXPERIMENT
Udalski i in., 199
planeta
Msini [Mj]
Okres [d]
Półos [AU]
OGLE235-MOA53
2.6
-
5.1
OGLE-05-071L
0.9
2900
1.8
OGLE-05-169L
0.04
3300
2.8
OGLE-05-390L
0.017
3500
2.1
Udalski i in, 2002
2005: WYKRYCIE PLANET
O MAŁYCH MASACH (Msini<0.1 Mj)
Name
Gliese 876
Distance
4.72 pc
Spectral Type
M4 V
App. Magnitude V=10.17
Mass
0.32 Msun
Age
9.9 Gyr
Radius
0.36 Rsun
Metallicity [Fe/H] -0.12 (± 0.12)
Name
Discovered in
M.sin i
Semi major axis
Orbital period
Eccentricity
Gliese 876 d
2005
0.023 (± 0.003) MJ
0.0208067 (± 5e-07) AU
1.93776 (± 7e-05) days
0
4. “PLANETY O MAŁYCH MASACH”
2005: WYKRYCIE PLANETY
KRĄŻĄCEJ W UKŁADZIE POTRÓJNEJ GWIAZDY
HD 188753 A (GV, 1.06 Ms)
{ HD 188753 B (K0V) & HD 188753 C (MV): P=156 d } P=25.7r
P=3.3d
HD 188753 Ab (m>1.14±0.1 MJ, a=0.0446±0.001AU, e=0.00)
METODY WYKRYWANIA PLANET:
2D OBRAZY (OBECNIE TYLKO BRĄZOWE KARŁY)
D = 57.7 l.św. mV = 5m.8
15 Sagittae
Typ widmowy: G1 V
Wiek: 1-3 mld l.
20h04m06s.22 +17o04’12”.6
15 Sagittae B
M = 65 MJ a = 14 j.a.
Odkrywcy: C.Michael i C.Liu, 2002
Metoda: obrazy (optyka adaptywna)
planeta
Msini [Mj]
Półos [AU]
2M1207
5
46
GQ Lup
21.5
103
AB Pic
13.5
275
SCR 1845
>8.5
>4.5
GWIAZDY  BRĄZOWE KARŁY  PLANETY
BRĄZOWE KARŁY
M=12-80 MJ
Lmax=10-4-10-5 L
D =19 l.św.
mV = 8m.18
Gliese 229 b
M = 40 MJ T = 900 K a = 40 j.a. P = 200 l.ś.
Odkrywcy: Nakajima i in., 1995
06h10m35s -21o51’42”
Glise 229
Typ widmowy: M1V
L*/LBD = 5000, s = 7”
[ Ls/LJ = 109, s =1” ]
Mt. PALOMAR
HST
METODY WYKRYWANIA PLANET:
POMIARY ASTROMETRYCZNE
D = 50 pc, Mp = 15MJ, e = 0.2, a = 0.6 j.a.
Wymagana dokładność
pomiarów <1 miliarcsec
VLT 4x8.2m
ESO, Chile
KECK 2x10m, s=85m Hawaje
PTI s=110m
Mt. Palomar, USA
SIM, FAME
NASA
GAIA 109 gw.
ESA
(Jowisz, D = 10 pc) = 500 as
(Ziemia, 10 pc) = 0.3 as
METODY WYKRYWANIA
PLANET
EFEKTY
DYNAMICZNE
POMIARY ASTROMETRYCZNE
- OPTYCZNE
- RADIOWE
FOTOMETRIA
I OBRAZY
MIKROSOCZEWKOWANIE
EFEKTY FOTOMERYCZNE
ZJAWISKA DOPPLEROWSKIE
- VIS. (SPEKTROSKOPIA) EFEKTY ASTROMETRYCZNE
- RADIOWE
CHRONOMETRAŻ SYGNAŁÓW
- PULSARY
OBRAZY 2D
- DYSKÓW PROTO
- PLANET
INTERFEROMETRIA
- NAZIEMNA
- SATELITARNA
FOTOMETRIA GWIAZD
SPEKTROSKOPIA
Perryman, 2000
1 STYCZNIA 2007: ZNANE PLANETY
209 PLANET
169 UKŁADÓW PLANETARNYCH (20 WIELOSKŁADNIKOWYCH)
υ And
47 UMa
HD 168443
51 Peg
ε Eri
70 Vir
M sini [MJ]
0.71
2.11
4.61
2.41
0.76
7.7
16.9
0.47
0.86
6.6
a [AU]
0.059
0.83
2.5
2.1
3.73
0.29
2.85
0.05
3.3
0.43
P [d]
4.617
241.2
1266.6
1095
2594
58.116
1739.5
4.2293
2502.1
116.6
e
0.034
0.18
0.41
0.096
<0.1
0.529
0.228
0
0.608
0.4
NAJBLIŻSZE OTOCZENIE SŁOŃCA
12.5 lś = 1.21014 km
33 gwiazdy
1 STYCZNIA 2007: ZNANE UKŁADY PLANETARNE
GWIAZD CIĄGU GŁÓWNEGO
167 UKŁADÓW PLANETARNYCH (19 WIELOSKŁADNIKOWYCH)
≥197 PLANET
Masy = 0.023 – 18.4 MJsini
Promienie orbit = 0.018 – 7.73 AU
a<0.4 dla 47% planet
Okresy obiegu = 1.21 – 4517.4 d
Spłaszczenia orbit = 0 - 0.927
e>0.3 dla 50% planet
Schneider, 2007
WŁASNOŚCI GWIAZD
POSIADAJĄCYCH UKŁADY PLANETARNE
Podwyższona metaliczność:
- wysoka zawartość metali
w obłoku protogwiazdowym
- akrecja materii dysku lub planet
Laughlin, 2000
Gwiazdy centralne
Typy widmowe: F7-M4
Masy: 0.32MS-1.7MS (5)
Perryman, 2000/2007
OSZACOWANIE ILOŚCI
UKŁADÓW PLANETARNYCH W GALAKTYCE
1. w Galaktyce jest ~150 mld gwiazd
2. ~80% gwiazd w galaktykach spiralnych to GCG
3. ~5% GCG ma układy planetarne
czyli:
w Galaktyce jest ~5 mld układów planetarnych
5 000 000 000
!
OBSERWOWALNY
WSZECHŚWIAT
D ~ 30 mld ly
1 mld lś
5 mln lś
 supergromady
= 1000 mld
 wielkie galaktyki = 10 mld
 małe galaktyki
= 100 mld
UKŁADY PLANETARNE
(100·109·80%·5%)·(15·109·50%) ~ 3·1018
3 000 000 000 000 000 000
PLANETY TYPU ZIEMSKIEGO
3·1018·0.0001% (1:1 000 000) ~ 3·1012
3 000 000 000 000
Mgławica Oriona (M42)
D = 1500 lat św.
PROPLYDY
OBSZARY FORMOWANIA
UKŁADÓW PLANETARNYCH
DYSKI AKRECYJNE DYSKI PROTOPLANETARNE
DYSKI PROTOPLANETARNE W KOŃCOWEJ FAZIE
FORMOWANIA UKŁADU PLANETARNEGO
 Pictoris
Typ widmowy: A5V
M=1.7 MS
D=16.6 ps
L=6.5 LS
Teff=8000 K
Dysk protoplanetarny
T=48-180 K
R=28-140 AU
SPyłu=8*1025 m2
Pył, gaz, komety(?)
Utrata masy=1018 kg/rok (100 Mz/108 lat)
Planety „zamieszkiwalne”
Masa: 0.5-10 Mz
Orbita: w „ekosferze”
Temp: płynna woda
Atmosfera: niezbyt gruba
EPIKUR vs. ARYSTOTELES
209
© Artworks on Extrasolar Visions has been created by John Whatmough
© Images: NASA, ESA, HST and many others.
:
0