POZASŁONECZNE UKŁADY PLANETARNE

Prezentacja na temat: "POZASŁONECZNE UKŁADY PLANETARNE"— Zapis prezentacji:

1 POZASŁONECZNE UKŁADY PLANETARNE
Jest nieskończenie wiele światów, podobnych i niepodobnych do naszego Epikur, p.n.e. Nie może być więcej światów niż jeden Arystoteles, p.n.e. prof. UWr. Paweł Rudawy

2 Układ planetarny Słońca
 planety (a= AU) a [tys. km] d [dni] i [deg] e Mercury I Venus II Earth III Mars IV Jupiter V Saturn VI Uranus VII Herschel Neptune VIII Galle

3 Układ planetarny Słońca
 pas Kuiper’a (a=35-50 AU) Masa KBO ~ Mz (4 MPL) KBO Ocena liczebności: 105 obiektów > 100 km 1010 obiektów > 1 km

4 Układ planetarny Słońca
 obłok Oort’a (a= AU) Układ Słoneczny AD 2007 1 AU = 150 mln km 105 AU = mld km = 1.6 ly

5 POZASŁONECZNEGO UKŁADU PLANETARNEGO
1992: ODKRYCIE PIERWSZEGO POZASŁONECZNEGO UKŁADU PLANETARNEGO d=2630 l.św. PSR Wiek=8*108 l. T= s = 13h00m01s.00 =+12o40’00”.0 PSR a PSR b PSR c PSR d M=0.015 ME M=3.4 ME M=2.8 ME M=95 ME a=0.19 j.a. a=0.36 j.a. a=0.47 j.a. a=35 j.a. P=25.34 d P=66.54 d P=98.22 d P=1.7 l e=0 e= e=0.0264 Wolszczan i Frail, 1992 Wolszczan, 1994 Wolszczan, 1994 Wolszczan, 1996 Metoda: obs. radiowe (chronometraż sygnałów)

6 POZASŁONECZNEGO UKŁADU PLANETARNEGO 2007: DWA ZNANE UKŁADY PLANETARNE
1992: ODKRYCIE PIERWSZEGO POZASŁONECZNEGO UKŁADU PLANETARNEGO 2007: DWA ZNANE UKŁADY PLANETARNE PULSARÓW

7 POZASŁONECZNEGO UKŁADU PLANETARNEGO GWIAZDY CIĄGU GŁÓWNEGO
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= 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= RJ 1. “GORĄCE PLANETY TYPU JOWISZA”

8 2007: 161 planet METODY WYKRYWANIA PLANET:
POMIARY PRĘDKOŚCI RADIALNYCH GWIAZD 2007: 161 planet HD 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)

9 2. “ANALOGI JOWISZA” 47 Ursae Majoris 47 Ursae Majoris b
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 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 = 10h59m29s.30 =+40o25’46”.1 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”

10 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 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 = 13h28m26s.54 =+13o28’26”.4 ? 3. “PLANETY O SILNIE SPŁASZCZONYCH ORBITACH”

11 HD 209458 HD 209458 b METODY WYKRYWANIA PLANET: POMIARY FOTOMETRYCZNE
PRZEJŚĆ PLANET NA TLE TARCZY GWIAZDY L/L(Jowisz)=0.01 d=47.08 ps mV=7m.65 HD Typ widmowy: G0V M= 1.1 MS R=1.15 RS Teff=6000 K wiek: 4-6 mld l. P=15.7 d = 22h03m10s.77 =+18o53’03”.5 Możliwa detekcja: - Planet (5 planet) - satelitów planet - pierścieni planetarnych - komet - modelowanie atmosfer planet STARE 10cm, gw. Fr ASAS 20cm USA HD b M.=0.69 MJ a=0.047 j.a. P= 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?)

12 COROT gwiazd

13 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.

14 METODY WYKRYWANIA PLANET: MIKROSOCZEWKOWANIE GRAWITACYJNE
Paczyński, 1986 Efekty mikrosoczewkowania: - astrometryczne - fotometryczne Programy: OGLE, AGAPE, DUO, EROS, MACHO, MOA, PLANET

15 METODY WYKRYWANIA PLANET: MIKROSOCZEWKOWANIE GRAWITACYJNE
Paczyński, 1986 Soczewka pojedyncza gwiazda Soczewka: gwiazda z planetą M1:M2 = 250:1

16 2003: PIERWSZA PLANETA ODKRYTA METODĄ OBSERWACJI EFEKTÓW
MIKROSOCZEWKOWANIA GRAWITACYJNEGO OGLE 2003-BLG-235/MOA 2003-BLG-53 M1:M2 = 250:1

17 METODY WYKRYWANIA PLANET: OPTICAL GRAVITATIONAL LENSING EXPERIMENT
Udalski i in., 1993 planeta Msini [Mj] Okres [d] Półos [AU] OGLE235-MOA53 2.6 - 5.1 OGLE L 0.9 2900 1.8 OGLE L 0.04 3300 2.8 OGLE L 0.017 3500 2.1 Udalski i in, 2002

18 O MAŁYCH MASACH (Msini<0.1 Mj)
2005: WYKRYCIE PLANET O MAŁYCH MASACH (Msini<0.1 Mj) Name Gliese 876 Distance pc Spectral Type M4 V App. Magnitude V=10.17 Mass Msun Age 9.9 Gyr Radius Rsun Metallicity [Fe/H] (± 0.12) Name Gliese 876 d Discovered in 2005 M.sin i (± 0.003) MJ Semi major axis (± 5e-07) AU Orbital period (± 7e-05) days Eccentricity 0 4. “PLANETY O MAŁYCH MASACH”

19 KRĄŻĄCEJ W UKŁADZIE POTRÓJNEJ GWIAZDY
2005: WYKRYCIE PLANETY KRĄŻĄCEJ W UKŁADZIE POTRÓJNEJ GWIAZDY HD A (GV, 1.06 Ms) { HD B (K0V) & HD C (MV): P=156 d } P=25.7r P=3.3d HD Ab (m>1.14±0.1 MJ, a=0.0446±0.001AU, e=0.00)

20 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. 15 Sagittae B M = 65 MJ a = 14 j.a. Odkrywcy: C.Michael i C.Liu, 2002 Metoda: obrazy (optyka adaptywna) 20h04m06s o04’12”.6 planeta Msini [Mj] Półos [AU] 2M1207 5 46 GQ Lup 21.5 103 AB Pic 13.5 275 SCR 1845 >8.5 >4.5

21 GWIAZDY  BRĄZOWE KARŁY  PLANETY
M=12-80 MJ Lmax= L D =19 l.św mV = 8m.18 06h10m35s -21o51’42” Gliese 229 b M = 40 MJ T = 900 K a = 40 j.a. P = 200 l.ś. Odkrywcy: Nakajima i in., 1995 Mt. PALOMAR HST Glise 229 Typ widmowy: M1V L*/LBD = 5000, s = 7” [ Ls/LJ = 109, s =1” ]

22 METODY WYKRYWANIA PLANET: POMIARY ASTROMETRYCZNE
D = 50 pc, Mp = 15MJ, e = 0.2, a = 0.6 j.a. Wymagana dokładność pomiarów <1 miliarcsec (Jowisz, D = 10 pc) = 500 as (Ziemia, 10 pc) = 0.3 as VLT 4x8.2m KECK 2x10m, s=85m PTI s=110m SIM, FAME GAIA 109 gw. ESO, Chile Hawaje Mt. Palomar, USA NASA ESA

23 METODY WYKRYWANIA PLANET
EFEKTY DYNAMICZNE FOTOMETRIA I OBRAZY MIKRO- SOCZEWKOWANIE OBRAZY 2D - DYSKÓW PROTO. - PLANET INTERFEROMETRIA - NAZIEMNA - SATELITARNA FOTOMETRIA GWIAZD SPEKTROSKOPIA POMIARY ASTROMETRYCZNE - OPTYCZNE - RADIOWE ZJAWISKA DOPPLEROWSKIE - VIS. (SPEKTROSKOPIA) CHRONOMETRAŻ SYGNAŁÓW - PULSARY EFEKTY FOTOMERYCZNE EFEKTY ASTROMETRYCZNE Perryman, 2000

24 209 PLANET 1 STYCZNIA 2007: ZNANE PLANETY
169 UKŁADÓW PLANETARNYCH (20 WIELOSKŁADNIKOWYCH)

25 NAJBLIŻSZE OTOCZENIE SŁOŃCA
12.5 lś = 1.21014 km 33 gwiazdy

26 Masy = 1 STYCZNIA 2007: ZNANE UKŁADY PLANETARNE GWIAZD CIĄGU GŁÓWNEGO
167 UKŁADÓW PLANETARNYCH (19 WIELOSKŁADNIKOWYCH) ≥197 PLANET Masy = Promienie orbit = Okresy obiegu = Spłaszczenia orbit = 0.023 – 18.4 MJsini 0.018 – 7.73 AU a<0.4 dla 47% planet 1.21 – d e>0.3 dla 50% planet Schneider, 2007

27 POSIADAJĄCYCH UKŁADY PLANETARNE
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

28 UKŁADÓW PLANETARNYCH W GALAKTYCE
OSZACOWANIE ILOŚCI UKŁADÓW PLANETARNYCH W GALAKTYCE w Galaktyce jest ~150 mld gwiazd ~80% gwiazd w galaktykach spiralnych to GCG ~5% GCG ma układy planetarne czyli: w Galaktyce jest ~5 mld układów planetarnych !

29 OBSERWOWALNY WSZECHŚWIAT D ~ 30 mld ly
5 mln lś supergromady = 1000 mld wielkie galaktyki = 10 mld małe galaktyki = 100 mld

30 PLANETY TYPU ZIEMSKIEGO
UKŁADY PLANETARNE (100·109·80%·5%)·(15·109·50%) ~ 3·1018 PLANETY TYPU ZIEMSKIEGO 3·1018·0.0001% (1: ) ~ 3·1012

31 Mgławica Oriona (M42) D = 1500 lat św.

32 PROPLYDY OBSZARY FORMOWANIA UKŁADÓW PLANETARNYCH

33 DYSKI PROTOPLANETARNE
DYSKI AKRECYJNE - DYSKI PROTOPLANETARNE

34 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= K R= AU SPyłu=8*1025 m2 Pył, gaz, komety(?) Utrata masy=1018 kg/rok (100 Mz/108 lat)

35 Planety „zamieszkiwalne”
Masa: Mz Orbita: w „ekosferze” Temp: płynna woda Atmosfera: niezbyt gruba

36 209 : 0 EPIKUR vs. ARYSTOTELES
© Artworks on Extrasolar Visions has been created by John Whatmough © Images: NASA, ESA, HST and many others.