AST1010 En kosmisk reise

Transkript

1 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 17: Eksoplaneter og jakten på liv I dag: Eksoplaneter (kap. 14) Den beboelige sonen Metoder Gl å finne eksoplaneter Hva har vi funnet himl? 1

2 Finnes det liv der ute? AST Liv i universet 4 2

3 BeGngelser for jordlignende liv Vann i flytende form (vikggst) Karbon: Et atom som kan være en hoved- byggestein for organisk liv energi blir frigjort ved brenning, dvs. oksidasjon av karbon En energikilde Stabile begngelser over lang Gd, hundrevis av millioner av år 5 Vann Vann er den ene, avgjørende begngelsen for liv slik vi kjenner det! Vann ved rikgg temperatur, ikke for varmt eller kaldt. 6 3

4 Den beboelige sonen Den beboelige sonen Solen stråler nå noe kra]igere enn før (se Gdligere forelesning) Den beboelige sonen fly_es utover over Gd Likevel har Mars (utenfor sonen i dag) ha_ flytende vann på overflaten Gdligere Noe mangler i modellene her! 4

5 Fem måter å finne planeter på Dopplermetoden - fra variasjon av stjernens hasgghet langs synslinjen. Egenbevegelsen - fra variasjoner i stjernens posisjon. Formørkelser - intensitetsvariasjoner idet planeten passerer stjernen. Mikrolinsing - lys fra en bern stjerne bøyes li_ av idet det passerer en masse. Direkte observasjon av planeten. 9 Dopplermetoden 5

6 Observert Doppler- bevegelse AST Planetsystemet 11 Massesenter (ikke pensum) 6

7 Ville Dopplermetoden ha oppdaget Jupiter? h_ps:// v=1mqmyn06zay 7

8 Transi_metoden (formørkelsesmetoden) 8

9 TRAPPIST- 1 7 jordlignende steinplaneter (februar 2017) Oppdaget med formørkelsesmetoden (Transit Planets and Planetesimals Small Telescope) 3 planeter (e, f og g) i beboelig sone TRAPPIST- 1 Alle planetene nærmere stjernen sin enn Merkur er Solen (derfor le_e å oppdage) Men stjernen er en rød dvergstjerne (0.08 solmasser) Lavere temperatur + liten radius gir stjernen så lav luminositet at den beboelige sonen er mye nærmere enn Solens 9

10 By ESO - h_p:// CC BY 4.0, h_ps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid= By NASA/JPL- Caltech - Catalog page Full- res (JPEG TIFF), Public Domain, h_ps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=

11 By ESO/O. Furtak - h_p:// public/ images/ eso1706d/, CC BY 4.0, h_ps:// commons.wiki media.org/w/ index.php? curid= By NASA/JPL- Caltech - Catalog page Full- res (JPEG TIFF), Public Domain, h_ps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=

12 TRAPPIST- 1 Selv om stjernen er lik Jupiter i radius, er massen ca. 84 Jupiter- masser. Temperatur: 2550 K (svært lav, spekteret viser likevel at det neppe er en brun dverg) Avstand Gl systemet: Beskjedne 39.5 lysår Formørkelser av stjernen By NASA/JPL- Caltech - Catalog page Full- res (JPEG TIFF), Public Domain, h_ps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=

13 Formørkelser av stjernen By ESO/M. Gillon et al. - h_p:// (TIFF), CC BY 4.0, h_ps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid= Muligheter for liv? Problem 1: Bundet rotasjon er sannsynlig for disse planetene De vender antakelig allgd samme side mot stjernen (som månen mot jorden) Store temperaturforskjeller på dag- og na_siden: Svært kra]ige vinder 13

14 Muligheter for liv? Problem 2: Sterk UV- og røntgenstråling observert fra stjernen på så nært hold De nærmeste planetene kan ha mistet oppgl 15 jord- hav i vann H 2 O à OH - + H + (sistnevnte unnslipper pga. lav masse og høy hasgghet ved samme temperatur) Muligheter for liv? Problem 3: Røde dvergstjerner er mer variable enn Solen (som er relagvt stabil) Voldsomme flares som kan doble lysstyrken i løpet av få minu_er (kra]ige magnetelt) Bundet rotasjon gir også planetene svakere magnetelt, som gjør dem mer sårbare for stjernevinden 14

15 Røde dvergstjerner har likevel to fordeler Det er mange av dem: Selv om det viser seg at stabile miljø for liv er sjeldne rundt slike stjerner, så hjelper det at man har mange stjerner å ta av Disse stjernene lever lenge: Det tok 4 milliarder år før vi fikk liv som vi kjenner det på jorden Hvilke stjerner er det lite sannsynlig å finne liv rundt? Type Masse Temp. Luminositet Leve9d Antall O K mill. år % B K mill. år 0.1 % A K 20 1 mrd. år 0.7 % F K 4 3 mrd. år 2 % G K 1 10 mrd. år 3.5 % K K mrd. år 8 % M K mrd. år 80 % Svar: O, B, A og F- stjerner lever i korteste laget Gl at liv skal oppstå 15

16 Gravitasjonell mikrolinsing Slik kan det se ut h_ps:// v=emnaxv8_axu 16

17 Andre metoder Astrometri Direkte oppdagelse Hva finner vi eksoplaneter med? Blå=Doppler, grønn=transi_, oransje=mikrolinsing, rød=direkte 17

18 Romteleskopet Kepler (2009) Kepler bruker formørkelsesmetoden 18

19 Hva slags planeter finner vi? Hvor store og hvor berne? 19

20 Hjemløse planeter 20

21 Den minste eksoplaneten (Gl nå) AST Planetsystemet 42 21

22 Flest varm Jupiter - planeter,001,01, Mass [Earth] Semi-major axis [AU],001,01, ,001,01, Mass [Earth] Store planeter nær stjernen er le_ere å oppdage enn mindre/bernere. Hva har vi lært om dannelse av planetsystemer? Ekstrasolare planeter finnes i bane rundt en betydelig andel av sollignende stjerner. Ca. 10% har kjempeplaneter innenfor noen få AU, omtrent 30% har le_ere planeter. Stort mangfold, både i masse og avstand fra stjerna. Tunge grunnstoffer, målt av forholdet mellom mengden jern og mengden hydrogen, Gl morstjerna spiller en vikgg rolle i planetdannelsen. 22

23 Biologiske signaturer Entydige markører av biologisk akgvitet. Eksempler: Oksygen og metan. Galileo- sonden fant liv på jorda i 1990! FremGdige prosjekter GAIA (astrometri/parallakse) James Webb Space Telescope (opgsk direkte observasjon av eksoplaneter) PLATO (transi_metoden/formørkelse) EChO (eksoplaneters atmosfærer) 23

24 24

25 25

26 Nerdemoro Du kan hjelpe Gl med å lete e_er planeter: Gå inn på h_p:// Hvis du har en smar_elefon, kan du også more deg med eksoplaneter via appen Exoplanet (kun Gl ios). Android: Exoplanet Explorer Hva med intelligent liv? Sannsynligheten for sivilisasjoner på planeter rundt andre stjerner i vår galakse Drakeligningen. LyMng e_er signaler SETI (Search For Extraterrestrial Intelligence). SETI har så langt ikke funnet signaler fra TRAPPIST

27 Drakeligningen N = R * f p n e f l f i f c L N = antall teknologiske sivilisasjoner i galaksen. R* = dannelsesrate for høvelige stjerner i galaksen. f p = brøkdelen av slike stjerner som har planeter. n e = antall høvelige planeter pr stjerne med planeter. f l = brøkdel av slike planeter hvor liv fakgsk oppstår. f i = brøkdel av disse planeter som har intelligent liv. f c = brøkdel av planeter med teknologisk kultur som kan og vil sende signaler ut i rommet. L = levegden for en teknologisk avansert sivilisasjon. Typisk esgmat: 1 < N < 10,000, InnseMng i Drakeligningen N = R* f p n e f l f i f c L R* ~ 5 <1, 10> f p ~ 0.8 <0.5, 1.0> n e ~ 0.5 <0.1, 3.0> f l ~ 1.0 f i ~ 1.0 f c ~ 1.0 <0.1, 1.0> (?) L ~ 1000 <100, 10 6 > N ~ 2000 <0.5, > Brøkdel ~ 10-8 Avstand ~ 500 ly 54 27

28 SETIs radioøre LyMng med bl.a. Areciboantennen. LyMng på frekvenser MHz pga. lav bakgrunnsstøy. Også på 21 cm fordi de_e er en mye brukt vitenskaplig frekvens. AST Liv i universet 55 Du kan hjelpe Gl Lån bort datamaskinen din Gl SETI når du ikke bruker den selv. SETI@home: h_p://segathome.ssl.berkeley.edu/ 28