AST1010 En kosmisk reise Forelesning 18: Eksoplaneter og jakten på liv
3 p for enheter 2 p for størrelser (OBAFGKM teller som en størrelse her) 2 p for hovedserien 1 p for røde kjemper 1 p for sola 1 p for hvite dverger
Logaritmisk skala for L og T
Jevn fordeling av mørk materie Ethan Siegel scienceblogs.com/startswithabang/
I dag: Eksoplaneter (kap. 14) Aktive galaksekjerner (kap. 16) Den beboelige sonen Metoder til å finne eksoplaneter Hva har vi funnet hittil?
Aktive galaksekjerner Man oppdaget radiostråling fra fjerne galakser Viste seg å være sterkt rødforskjøvede spektrallinjer fra hydrogen Usedvanlig sterk stråling Kun fjerne objekter for lenge siden (strålingen har brukt lang tid på å nå oss)
AST1010 - Universet 7
Styrke av strålingen fra ulike typer aktive galakser 8
Strålingen fra kvasarer kan variere raskt Raske variasjoner (uker/dager) betyr at kilden for strålingen er liten. 9
Drivkraft for kvasarer Kilden for kvasarers energi: er liten i utstrekning, er langt borte, stråler tilsvarende sterkt 100 til 10000 ganger utstrålingen fra Melkeveien. Kandidat for energimekanisme: gravitasjonsenergi frigjort fra masse som faller inn i et stort sort hull. Ingen annen kjent mekanisme, frigjør energi så raskt og effektivt! forklarer rask variasjon i strålingen. 10
Modell for alle AGN AGN Active Galactic Nuclei Drivkraften i alle typer aktive galaksekjerner AGN - er et supermassivt sort hull med masse i området milliarder av solmasser. Hullet er omgitt av en skive med gass en oppsamlingsskive og gassen i skiven faller inn i det sorte hullet. 11
En oppsamlingsskive rundt et sort hull AST1010 - Universet 12
AST1010 - Universet 13
Finnes det liv der ute?
AST1010 - Liv i universet 15
Betingelser for jordlignende liv Vann i flytende form (viktigst) 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 16
Vann Vann er den ene, avgjørende betingelsen for liv slik vi kjenner det! Vann ved riktig temperatur, ikke for varmt eller kaldt. 17
Den beboelige sonen
Den beboelige sonen Solen stråler nå kraftigere enn før (se tidligere forelesning) Den beboelige sonen flyttes utover over tid Likevel har Mars (utenfor sonen i dag) hatt flytende vann på overflaten tidligere Noe mangler i modellene her
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. 20
Dopplermetoden
Dopplermetoden 22
Observert Doppler-bevegelse AST1010 - Planetsystemet 23
Massesenter (ikke pensum)
Ville Dopplermetoden ha oppdaget Jupiter?
Transittmetoden (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
Hva slags planeter finner vi?
Hvor store og hvor fjerne?
Planeter i den beboelige sonen
Den minste eksoplaneten (til nå)
AST1010 - Planetsystemet 40
Masser og avstander for eksoplaneter,001,01,1 10000 Mass [Earth] Semi-major axis [AU],001,01,1 1 10 100 1000,001,01,1 1 10 100 100010000 Mass [Earth]
Flest varm Jupiter -planeter hvorfor?,001,01,1 10000 Mass [Earth] Semi-major axis [AU],001,01,1 1 10 100 1000,001,01,1 1 10 100 100010000 Mass [Earth]
Store planeter nær stjernen er lettere å oppdage enn mindre/fjernere.,001,01,1 10000 Mass [Earth] Semi-major axis [AU],001,01,1 1 10 100 1000,001,01,1 1 10 100 100010000 Mass [Earth]
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!
Fremtidige 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). 52
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. 53
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 <0.1, 1.0> (?) f c ~ 1.0 L ~ 1000 <100, 10 6 > N ~ 2000 <0.5, 3 10 7 > Brøkdel ~ 10-8 Avstand ~ 500 ly 54
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 55
Du kan hjelpe til Lån bort datamaskinen din til SETI når du ikke bruker den selv. SETI@home: http://setiathome.ssl.berkeley.edu/
Dagens eksamensoppgave
Neste forelesning: Kosmologi