Planetenbij Andere Sterren

The Lund Panorama of the Milky Way

600 LJ

VUH LEZING door R. Smitwoensdag 11 februari 2009

http://media4.obspm.fr/exoplanets/base/carte3d.php

≤ 30 LJ> 30 ≤ 300 LJ

> 300 ≤ 600 LJ

HD 20945847.0 pc1 planeet

Gliese 5816.26 pc

3 planeten

51 Pegasi15.4 pc1 planeet

HD 18973319.3 pc

1 planeet

De ontstaansgeschiedenis van een zonnestelsel

De open sterrenhoop “Vlinder” (M6) in “Schorpioen”

Sterren in een open sterrenhoop zijn alle gelijktijdig ontstaan en van

ongeveer gelijke chemische samenstelling. Het effect van andere

variaties, zoals b.v. massa of temperatuur, kunnen zo beter met elkaar

worden vergeleken dan met geïsoleerde sterren.

M74melkwegstelsel in

sterrenbeeld Vissen(30 miljoen LJ)

Adelaarsnevel, M16

Arend Nevel, M16

Photo credit: HST & T. Rector University of Alaska, Anchorage Adelaarsnevel, M16

Pilaar van gas in de

Adelaarsnevel, M16HST – WFPC2 November 2, 1995

Bellatrix

Saiph

Alnitak

Rigel

Betelgeuse

OrionnevelM42 en M43

Orion moleculaire

nevel complex

HST & ESOAPOD 2006 January 19

Orionnevel

M43

M42

Orionnevel, centrale deel van M43

Trapezium

HST, APOD 2005 July 10

Protoplanetaire schijf“protoplanetary disk” of “proplyd”

Protoplanetaire schijf“protoplanetary disk” of “proplyd”

Niet elke protoplanetaire stofschijf overleeften hebben waarschijnlijk niet alle sterren planeten

massieve hete ster

kleine ster met een

verdampende stofschijf

staart van de

weggeblazen

stofschijf

Exoplaneten

Stand tot heden

februari 2009:

340 planeten

Planeten-detectie methodesPerryman 2000, 2004

radial velocity

1995

microlensing

2003

transits

1999

1960

SETI

1992pulsar

FOTOGRAFIEFOTOGRAFIE

2004

In 1992 werden door Wolszczan en Frail twee planeten ontdekt rond de

milliseconde pulsar PSR 1257+12.In 1994 en in 2002 werden rond deze pulsar nog twee planeten aangetoond.

Er zijn nu bij 5 pulsars in totaal 11 planeten gevonden.

Planeet massa semi-major periode (dagen) ontdekt

(AE)

PSR B1257+12 A 0.020 M⊕ 0.19 25.262 ± 0.003 1994

PSR B1257+12 B 4.3 M⊕ 0.36 66.5419 ± 0.0001 1992

PSR B1257+12 C 3.90 M⊕ 0.46 98.2114 ± 0.0002 1992

PSR B1257+12 D 0.0004 M⊕ 2.6 1,250 2002

Pulsar met “protoplanetary disk” (proplyd)Magnetar 4U 0142+61 (Chakrabarty e.a. 2006)

– supernova ~100.000 jaar geleden –

Stofschijf ~ 10 M⊕ op ~ 1,6 miljoen km van de magnetar

een magnetar is een neutronenster met een zeer krachtig magneetveld

Meting van de radiale snelheid van een ster sinds 1995

blauwverschuiving(beweging naar ons toe)

roodverschuiving(beweging van ons af)

gezamenlijkzwaartepunt

waarnemer

Queloz & Mayor

Nauwkeurigheid van de gemeten snelheden van 51 Pegasi A in de orde van 15 m/s

Meting van de radiale snelheid van de ster 51 Pegasi

51 Pegasi b

aardbaan

Minimum massa planeet 0,47 MJupiter

Gemiddelde afstand tot ster 0,05 AE

Omlooptijd 4,229 dagen

Excentriciteit 0.0

Rotatie van de planeet 37 dagen

Bekendmaking: 6 oktober 1995

Massa ster 51 Pegasi 1 Mzon

Leeftijd ster 7 miljard jaar

Afstand tot zon 50 lichtjaar

Radiale snelheid 57 m/s

Schijnbare helderheid 5.49

51 Pegasi en 51 Pegasi b

Gliese 581A

Gliese 581c (2007)5 x M⊕

Periode 13d

Gliese 581b (2005)8 x M⊕ ~Neptunus

Periode 5,37d

Gliese 581d (2007)15 x M⊕

Periode 84d

RADIALE SNELHEID

~ Aardachtige planeet in “Bewoonbare Zone”

Planeetovergangen van exoplaneten sinds 1999

PlaneetovergangenHD 209458b “Osiris”

Osiris is een Egyptische god die een deel van zijn lichaam verloor – zoals deze planeet.

HD 209458b is een

chthonische planeet:

een gasreus waarbij

de waterstof en

helium-atmosfeer

wordt weggeblazen

door de sterke sterre-

wind van de ster.

2M1207

2M1207b

ESO VLT foto van 2M1207 (blauw) en

begeleidende planeet 2M1207b (rood)

bevestiging door HST in januari 2005

Eerste foto van een Exoplaneet – september 2004

De bruine dwerg 2M1207 in het sterrenbeeld Waterslang (Hydra) werd ontdekt

tijdens het “2MASS” hemelonderzoek in het infrarood.

2M1207Abruine dwerg

massa ~ 25 MJupiter

2M1207bplaneet

100 x zwakker dan 2M1207Amassa ~ 5 MJupiter

55 AE

De status van 2M1207b als planeet

werd in het voorjaar van 2005

bevestigd.

Beide objecten zijn gravitationeel

aan elkaar gebonden en 2M1207b is

te licht om een bruine dwerg te zijn.

http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/fomalhaut.htmlFoto: Akira Fujii

Haarlem, 01 oktober 2009 23:00 h

zuiden

-fum al فم الحوت awtḥ “mond van de walvis”afstand 25 lichtjaar

Fomalhaut met stofschijf in zichtbaar licht

oktober 2008 – Fomalhaut b

HST, Kalas e.a. 2008Voorspeld door Alice Quillen e.a. in een 2007 publikatie

Massa ster ~ 2x zonTot zon ~ 25 lichtjaarTot ster ~ 115 AEMassa ~ 1 – 3 MJupiter

Wikipedia (NL) 22-12-2008

De heldere ster Fomalhaut ligt niet in het centrum van de

stofring. Waarschijnlijk is er nog een planeet in het spel.

Keck & Gemini Telescopes, Hawaii

Meervoudig planetenstelsel gefotografeerd rond HR 8799november 2008 - “HR 8799b, c en d”

Plutobaan

Stermassa ~ 1,5zon

Ouderdom ~ 60 miljoen jaarTot zon ~ 130 lichtjaarTot ster d ~ 24 AE Massa ~ 10 x Jupiter

c ~ 38 AE ~ 10 x Jupiterb ~ 68 AE ~ 7 x Jupiter

Een artistieke impressie van HD 189733b

Credit: David A. Aguilar (CfA)

HD 189733b draait in 2,2 dagen (!) om

de ster HD 189733A, die iets koeler en

iets minder massa heeft dan onze zon.

De ster staat op een afstand van 63 LJ

in het sterrenbeeld Vosje (Vulpecula).

“hot spot”

Tot slot

Er zijn nog géén echte terrestrische planeten gevonden…

Bruton 2006 Formation of the Solar System

Planeten rond zon-achtige sterren

Aarde Mars

Jupiter →op 5 AEafstand in AE’s

Crosswell 1997 Planet Quest

G A

S R

E U

Z E N

Crosswell 1997 Planet Quest

de “Heilige Graal” ∗Venus

Aarde

Mars

water

fotosynthese

LEVEN!

600 LJ

The Lund Panorama of the Milky Way

Exoplaneten: De balans tot nu toe…februari 2009

∗ Er zijn tot op heden “slechts” 340 exoplaneten ontdekt

∗ Vrijwel allemaal in een gebied van < 600 LJ van de zon

∗ Slechts één “aardachtige” planeet in de bewoonbare zone

∗ Technische vermogen nog beperkt tot grote planeten (...)

∗ De vraag of ons zonnestelsel “uitzonderlijk” is, is zeker nog niet beantwoord…

tijd (uur)

-0.5 +0.5 +1.00,0-1.0

Overgang bij ster CoRoT-Exo-7bfebruari 2009

Venusovergang8 juni 2004

Ster CoRoT-Exo-7AAfstand 390 LJ

Planeet CoRoT-Exo-7bBaan 0.017 AEPeriode 0.85 d (20 uur)Straal 1.46 RAarde

Temperatuur 1000 tot 1500 °C

340 planets

http://exoplanet.eu/

5 februari 2009sinds 31 mei 2007 ongeveer 1 planeet per week…

Fermi’sParadox

100 jaar van ster naar ster

+ 400 jaar kolonisatie

after Crawford, I.A., "Where are They? Maybe we are alone in the galaxy after all", Scientific American, July 2000, 38-43, (2000).

Stap 1: 500 jaargemiddelde afstand 10 lichtjaar

gemiddelde snelheid 10% van de lichtsnelheid

THUIS planeet

Stap 1: 500 jaar

Stap 4: 2000 jaarStap 2: 1000 jaar

Stap 4: 2000 jaarStap 3: 1500 jaar

Stap 4: 2000 jaar

Stap 7: 3500 jaar

Stap 10: 5000 jaar

from: Crawford, I.A., "Where are They? Maybe we are alone in the galaxy after all", Scientific American, July 2000, 38-43, (2000).

EINDE (voor nu)

Let’s go home!

Onderzoekovergangen47 Tucanae

zon

47 Tucanae

bolvormige sterrenhopen

M e l k w e g

TRANSITS in een bolvormige sterrenhoop: 47 Tucanae

Poging in 1999 om met HST

exoplaneten waar te nemen in

bolvormige sterrenhoop

47 Tucanae

op een afstand van

12.000 lj (4 kpc)

TRANSITS in een bolvormige sterrenhoop: 47 Tucanae

De verwachting:HST Observation Time: 8.3 X 24 hours

(120 HST Orbits)

Observations Dates: 1999 July 3-11

Number of Planetary Transits expected:• About 1% of main sequence stars in Solar

Neighbourhood host a short-period planet

("Hot Jupiters") • Transit probability Hot Jupiters ~ 10% • Thus 1 transit / 1000 Stars expected • 30 to 40 transits for the full surveyed sample

area are expected if the 47 Tuc planet

occurence is same as in Solar Neighbourhoud

Results:

Géén planeetovergangen waargenomen

TRANSITS in een bolvormige sterrenhoop: 47 Tucanae

Uitkomst en verklaringen:

Vier mogelijkheden waarom zijn in 47 Tucanae

geen planeten gevonden:

1. Bolvormige sterrenhopen zijn arm in zwaardere

elementen, die mogelijk noodzakelijk zijn voor

het vormen van planeten.

2. Hoewel geen “Hot Jupiter“, is het nog steeds

mogelijk dat kleinere planeten voorkomen die

HST niet kan detecteren.

3. Sterren zo dicht opeen in kern sterrenhoop dat

jonge planeten uit hun banen werden getrokken

nog vóórdat ze naar binnen konden migreren.

4. De sterke UV straling van nabijgelegen mas-

sieve sterren blies de moleculaire gas en

stofwolken weg van jonge sterren, nog voordat

planeetvorming heeft plaats kunnen vinden.

TRANSITS in een bolvormige sterrenhoop: 47 Tucanae

Benamingvan sterren

HD en Gliese

Een paar opmerkingen over de benamingen van sterren:HD NUMMER

∗ Een ster-identificatie zoals b.v. “HD 209458” is afkomstig uit de “Henry Draper Catalogue”, genoemd naar de amateur-astronoom Henry Draper, die aan het einde van de 19e eeuw als eerste spectra van sterren fotografisch heeft vastgelegd.

∗ In de oorspronkelijke 9-delige editie van deze catalogus, die tussen 1919 en 1924 werd uitgegeven, worden 225,300 sterren in opeenvolgende nummers genoemd en geklassificeerd volgens het lichtspectrum van de ster. Het nummer zelf is géén aanduiding voor plaatsbepaling of spectraaltype.

∗ Hoewel aanvankelijk in alfabetische volgorde, is de uiteindelijke opeen-volging “O B A F G K M” tot stand gekomen na het werk van Hertzsprung en Russell, met als uitkomst het “HR-diagram”

Gliese Nummer∗ Een ster-identificatie zoals b.v. De “Gliese 581” is afkomstig uit de in 1969

gepubliceerde “Gliese Catalogue of Nearby Stars” (later Gliese-Jahreiss catalogus), waarin sterren in een opeenvolgende nummering worden beschreven binnen een afstand van 20 parsecs van de Aarde.

∗ De catalogus is genoemd naar de opstellers van de catalogus, en latere edities, de Duitse astronomen Gliese (1915 – 1993) en Jahreiss van de Universiteit van Heidelberg.

∗ Latere edities zijn uitgebreid met sterren tot een afstand van 25 parsecs.

∗ Deze catalogi worden in het algemeen aangeduid met de letters “CNS”, wat staat voor “Catalogue of Nearest Stars” en waarvan er thans drie zijn uitgegeven, CNS1, CNS2 en CNS3.

∗ Steraanduidingen als Gl of GJ en een nummer. APOD maart 2001

Planeetof

Bruine Dwerg

1ste BRUINE DWERG Gliese 229b

Gliese 229b ∗ Gliese 229b draait in een baan rond de rode dwergster Gliese 229a, in

het sterrenbeeld Lepus (Haas) en werd in 1994 ontdekt met de 60-inch (150 cm) reflector van het Palomar Observatorium. Scherpere foto’s werden verkregen met de HST en IR-spectra werden verkregen met de Palomar 200-inch en Keck telescopen.

CH4

CH4

H2O

H2O H2O Het Keck spectrum van

Gliese 229b

∗ Spectrum met sterke absorptielijnen van methaan, zoals die ook zijn waargenomen in de atmosfeer van Jupiter. Omdat methaan alleen kan voorkomen bij tem-peraturen beneden 1.200 K en de koelste sterren een oppervlakte tempera-tuur hebben van 1.800 K, is hiermee aangetoond dat Gliese 229b in ieder geval géén ster is!

Gliese 229A

Gliese 229b ∗ Óf Gliese 229b een bruine dwerg of een planeet is, hangt af van hóe

Gliese 229b is ontstaan. Is Gliese 229b ontstaan uit een interstellaire gas- en stofwolk, dan is het een bruine dwerg. Is Gliese 229b ontstaan door accretie uit een circum-(proto-)stellaire gas- en stofwolk, dan zou het een zware planeet zijn, in de orde van grootte van 20 tot 50 Jupiter-massa’s.

∗ Indien Gliese 229b een bruine dwerg is, dan waarschijnlijk een baan met hoge excentriciteit, zoals vrijwel alle dubbelsterren. Een (bijna) circelvormige baan zou vrijwel zeker wijzen op een planeet.

∗ De bepaling van de vorm van de baan van Gliese 229b rond de ster Gliese 229A kan nog jaren in beslag nemen, omdat die baan (44 AE) van de orde van grootte is van die van Pluto, met een omlooptijd van 248 jaar…

[planeet < 13 MJ > bruine dwerg en > 75 MJ ster]

Microlensing

http://ogle.astrouw.edu.pl/cont/4_main/epl/blg235/blg235.html