AST1010 En kosmisk reise Forelesning 16: Eksoplaneter og jakten på liv
Innhold Betingelser for liv Den beboelige sonen Metoder til å finne eksoplaneter Hva har vi funnet hittil?
AST1010 - Liv i universet 4
Betingelser for jordlignende liv Vann i flytende form. Karbon: Et atom som kan være en hovedbyggestein for organisk liv energi blir frigjort ved brenning, dvs. oksidasjon av karbon. En energikilde Stabile betingelser over lang tid, hundrevis av millioner av år. 5
Vann Vann er den ene, avgjørende betingelsen for liv slik vi kjenner det! Vann ved riktig temperatur, ikke for varmt eller kaldt. 6
Den beboelige sonen
Fem måter å finne planeter på Dopplermetoden - fra variasjon av stjernens hastighet langs synslinjen. Egenbevegelsen - fra variasjoner i stjernens posisjon. Formørkelser - intensitetsvariasjoner idet planeten passerer stjernen. Mikrolinsing - lys fra en fjern stjerne bøyes litt av idet det passerer en masse. Direkte observasjon av planeten. 8
Dopplermetoden
Dopplermetoden 10
Observert Doppler-bevegelse AST1010 - Planetsystemet 11
Massesenter (ikke pensum) Massesenterets posisjon x er bestemt av Mx = m(r x) Mx = mr mx (m + M)x = R x = m m + M R
Ville Dopplermetoden ha oppdaget Jupiter? Jupiters masse utgjør 71% av planetmassen i solsystemet. Vi neglisjerer derfor de andre planetene. m = Jupiters masse, M = solas, R = Jupiters avstand fra sola. m =1.898 10 27 kg, M =1.988 10 30 kg R = 7.784 10 11 m Gir x = 7.425 10 8 m Dette er noe større enn solas ekvatorradius. Omløpstid for sola rundt tyngdepunktet = T = Jupiters omløpstid = 11.86 år = 3.74 10 8 s Omkrets av banen : O = 2πx = 4.67 10 9 m. Fart : v = O T =12.5m /s
Formørkelsesmetoden
Gravitasjonell mikrolinsing
Slik kan det se ut
Andre metoder Astrometri Direkte oppdagelse
Blå=Doppler, grønn=transitt, oransje=mikrolinsing, rød=direkte
Pulsarplaneter
Hjemløse planeter
Courtesy W. M. Keck Observatory
Romteleskopet Kepler
Planeter i den beboelige sonen
Den minste eksoplaneten (til nå)
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 lettere planeter. Stort mangfold, både i masse og avstand fra stjerna. Tunge grunnstoffer, målt av forholdet mellom mengden jern og mengden hydrogen, til morstjerna spiller en viktig rolle i planetdannelsen. Solsystemet er forholdsvis utypisk, men det kan skyldes at observasjonsteknikkene favoriserer oppdagelsen av tyngre planeter nær sin morstjerne.
Biologiske signaturer Entydige markører av biologisk aktivitet. Eksempler: Oksygen og metan. Galileo-sonden fant liv på jorda i 1990!
Stromatolitter 3,5 milliarder år
Nye prosjekter GAIA James Webb Space Telescope (JWST) PLATO EChO
Nerdemoro Du kan hjelpe til med å lete etter planeter: Gå inn på http://www.planethunters.org Hvis du har en smarttelefon, kan du også more deg med exoplaneter via appen Exoplanet (ios).
Hva med intelligent liv? Sannsynligheten for sivilisasjoner på planeter rundt andre stjerner i vår galakse Drakeligningen. Lytting etter signaler SETI (Search For Extraterrestrial Intelligence). 40
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 faktisk 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 = levetiden for en teknologisk avansert sivilisasjon. Typisk estimat: 1 < N < 10,000,000. 41
Innsetting 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, 3 10 7 > Brøkdel ~ 10-8 Avstand ~ 500 ly 42
Livets 100-meter Universet blir til: Solsystemet blir til: Eldste kjente bakterier: Eukaryote celler: Flercellet liv: Primater: Homo Habilis: Homo Sapiens: Kheops-pyramiden: Radio: 100 m 34 m 26 m 15 m 4,4 m 45 cm 1,5 cm 1,5 mm 0,03 mm (tynt hår) 1,5 μm (bakterie)
SETIs radioøre Lytting med bl.a. Areciboantennen. Lytting på frekvenser 10 3-10 4 MHz pga. lav bakgrunnsstøy. Også på 21 cm fordi dette er en mye brukt vitenskaplig frekvens. AST1010 - Liv i universet 44
Hvor er de? Fermi-paradokset
Du kan hjelpe til Lån bort datamaskinen din til SETI når du ikke bruker den selv. SETI@home: http://setiathome.ssl.berkeley.edu/
Neste forelesning: Melkeveien