Układy planetarne we Wszechświecie

Układy planetarne
we Wszechświecie
Wykład dla koła
Neutrino, 9 V 2006
Wojciech Broniowski
Instytut Fizyki, Akademia Świętokrzyska
http://www.pu.kielce/pl/~broniows
Efekt Dopplera
„ruch źródła zmienia częstotliwość
emitowanej fali (w szczególności światła)”
„kolebanie” się gwiazdy wokół
wspólnego środka ciężkości
Efekt Dopplera – barwa światła gwiazdy
ulega okresowej zmianie
Bez ruchu
Oddalanie
Przybliżanie
przesunięcie linii absorpcyjnych światła
gwiazdy (pochłanianie na wodorze i innych
pierwiastkach atmosfery gwiazdy)
Teoria (wzory!)
 V 
Efekt Dopplera: obs    1   ,
c

 - częstotliwosć swiatla, c - prędkosć swiatla
2 (t  t0 )
V  V sin i sin
- prędkosć gwiazdy w kier. obserwatora
T
v - prędkosć ruchu gwiazdy po orbicie kolowej
i - kąt inklinacji (kąt między prostą prostopadlą do plaszczyzny
orbity a kierunkiem obserwacji
T - okres obiegu, t 0 - chwila początkowa
Stąd wyznaczamy V  sin i oraz T
(1 = 48 dni)
prędkość gwiazdy w kier. obs.
M , m, R, r,V , v - masy, predkosci i promienie dla gwiazdy i planety
MV
Środek masy spoczywa: mr  MR  mv  MV  m 
(*)
v
2 r 2 GM
2 GM
3
v
,v 
- I prędkosć kosmiczna  v 
(**)
T
r
T
1/ 3
1/ 3
 T 
 T 
2/3
(*, **)  m  M V 
  m sin i  M V sin i 

 2 G 
 2 G 
M  znamy z typu gwiazdy, G - stala Newtona
2/3
Wyznaczamy iloczyn m sin i
1/ 3
 GMT 
Podobnie, r  
2 
 4 
2
Rząd efektu:
Ziemia-Słońce: V = 9cm/s = 3 10-10 c
Jowisz-Słońce: V = 10m/s = 3 10-8 c
duża ekscentryczność
(jajowatość)
orbita prawie kołowa
Obserwacje raz na jakiś czas!
2 planety
3 planety
półoś wielka orbity
Badania
„statystyczne”
zawartość żelaza względem Słońca
Im więcej żelaza, tym więcej planet (!?)
(zawartość „metali” w Słońcu: 1.6%)
178 znanych
pobliskich planet
półoś wielka
Spektrometr
Tandem KECK (Mauna Kea, Hawaje)
Inne metody
Metoda dopplerowska (najowocniejsza)
Impulsy pulsarów (Wolszczan)
Zaćmienia gwiazdy przez planetę (kilka)
Mikrosoczewkowanie grawitacyjne (Paczyński)
Dyski wokółgwiazdowe (Spitzer Observatory)
Astrometria – precyzyjny pomiar położenia gwiazdy
w czasie
…
Aleksander Wolszczan, planety
wokół pulsara PSR 1257+12
Arecibo
Zaćmienie gwiazdy
(wizja artysty)
pomiar natężenia światła
czas
Mikrosoczewkowanie grawitacyjne
Bohdan Paczyński (1991)
+ Andrzej Udalski, Marcin Kubiak,
Michał Szymański (2002) OGLE
(Optical Gravitational Lensing
Experiment), 4 planety potwierdzone,
jedyna metoda na tyle czuła, że może
odkryć planety wielkości Ziemi
wokół zwykłych gwiazd
czas
Występowanie plane
jest powszechne !!!
Inne światy
Strefa zamieszkiwalna
ciekła woda
(Geneva, IV 2007)
Równanie Drake‘a (Frank Drake,1961):
N = R* fp n e fl fi fc L
N - liczba cywilizacji pozaziemskich z którymi ludzkość może się
komunikować (cywilizacji technologicznych)
R* - częstotliwość powstawania gwiazd w naszej galaktyce
fp - odsetek gwiazd, które mają planety
ne - średnia ilość planet gwiazdy znajdujących się w ekosferze, tj.
planet, na których może powstać życie
fl - odsetek powyższych planet na których powstaje życie
fi - odsetek powyższych planet na których życie rozwinie się w życie
inteligentne (stworzy cywilizację)
fc - odsetek powyższych cywilizacji które będą chciały podjąć z
ludzkością komunikację
L - średni czas istnienia takich cywilizacji.
www.activemind.com/Mysterious/Topics/SETI/drake_equation.html
Optyczne obserwacje
bezpośrednie
Spitzer
(SIRTF)
Kepler
LBT