3. Planety odległych gwiazd; powstawanie układów planetarnych. Chronometraż Ruchy gwiazdy Tranzyty Soczewkowanie grawitacyjne Hipotezy powstawania

Podobne dokumenty
Planety odległych gwiazd

W poszukiwaniu nowej Ziemi. Andrzej Udalski Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego


1. Obserwacje nieba 2. Gwiazdozbiór na północnej strefie niebieskiej 3. Gwiazdozbiór na południowej strefie niebieskiej 4. Ruch gwiazd 5.

Pozasłoneczne układy planetarne. Janusz Typek

Pozasłoneczne układy planetarne. Janusz Typek

Planety w układach podwójnych i wielokrotnych. Krzysztof Hełminiak

Budowa Galaktyki. Materia rozproszona Rozkład przestrzenny materii Krzywa rotacji i ramiona spiralne

Układ Słoneczny. Powstanie Układu Słonecznego. Dysk protoplanetarny

Analiza spektralna widma gwiezdnego

ETAP II. Astronomia to nauka. pochodzeniem i ewolucją. planet i gwiazd. na wydarzenia na Ziemi.

Soczewkowanie grawitacyjne

Liceum dla Dorosłych semestr 1 FIZYKA MAŁGORZATA OLĘDZKA

Synteza jądrowa (fuzja) FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Planety poza Układem Słonecznym

Od Wielkiego Wybuchu do Gór Izerskich. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słońca CBK PAN

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

Ewolucja Wszechświata Wykład 14

Astronomia. Znając przyspieszenie grawitacyjne planety (ciała), obliczyć możemy ciężar ciała drugiego.

To ciała niebieskie o średnicach większych niż 1000 km, obiegające gwiazdę i nie mające własnych źródeł energii promienistej, widoczne dzięki

Najaktywniejsze nowe karłowate

V1309 SCORPII: Tragiczny koniec układu podwójnego i narodziny nowej gwiazdy

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Skala jasności w astronomii. Krzysztof Kamiński

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Dr Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny Uniwersytet Wrocławski

Ewolucja w układach podwójnych

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Wykres Herzsprunga-Russela (H-R) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 1

Nasza Galaktyka

Konkurs Astronomiczny Astrolabium III Edycja 25 marca 2015 roku Klasy I III Liceum Ogólnokształcącego Test Konkursowy

Pozasłoneczne układy planetarne

Układ słoneczny, jego planety, księżyce i planetoidy

Ruchy planet. Wykład 29 listopada 2005 roku

SPRAWDZIAN NR Merkury krąży wokół Słońca po orbicie, którą możemy uznać za kołową.

Wszechświat: spis inwentarza. Typy obiektów Rozmieszczenie w przestrzeni Symetrie

Uogólniony model układu planetarnego

Teoria ewolucji gwiazd (najpiękniejsza z teorii) dr Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Grawitacja - powtórka

Rozciągłe obiekty astronomiczne

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

Astronomiczny elementarz

Ekosfery. Gimnazjum Klasy I III Doświadczenie konkursowe nr 5

Konkurs Astronomiczny Astrolabium V Edycja 29 kwietnia 2019 roku Klasy IV VI Szkoły Podstawowej Odpowiedzi

Konkurs Astronomiczny Astrolabium IV Edycja 26 kwietnia 2017 roku Klasy I III Gimnazjum Test Konkursowy

Wykłady z Geochemii Ogólnej

Galaktyka. Rysunek: Pas Drogi Mlecznej

Tworzenie protonów neutronów oraz jąder atomowych

Ekspansja Wszechświata

Metody poszukiwania egzoplanet (planet pozasłonecznych) Autor tekstu: Bartosz Oszańca

Prezentacja. Układ Słoneczny

Rusza konkurs na nazwy planet pozasłonecznych wymyśl polską nazwę dla egzoplanety!

Sprawdzian Na rysunku przedstawiono siłę, którą kula o masie m przyciąga kulę o masie 2m.

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Następnie powstały trwały izotop - azot-14 - reaguje z trzecim protonem, przekształcając się w nietrwały tlen-15:

I etap ewolucji :od ciągu głównego do olbrzyma

Wirtualny Hogwart im. Syriusza Croucha

Sejsmologia gwiazd. Andrzej Pigulski Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Zimna Ziemia w układzie podwójnym gwiazd

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

Niebo usiane planetami...

Wszechświat na wyciągnięcie ręki

Fizyka i Chemia Ziemi

5 POZASŁONECZNE UKŁADY PLANETARNE

GRAWITACJA I ELEMENTY ASTRONOMII

Sens życia według gwiazd. dr Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny Uniwersytet Wrocławski

Dyfrakcja to zdolność fali do uginania się na krawędziach przeszkód. Dyfrakcja światła stanowi dowód na to, że światło ma charakter falowy.

Jak w Toruniu zaobserwowano najbliższe zjawisko mikrosoczewkowania grawitacyjnego

Zderzenie galaktyki Andromedy z Drogą Mleczną

Oddziaływania fundamentalne

Galaktyki aktywne II. Przesłanki istnienia,,centralnego silnika'' Dyski akrecyjne Czarne dziury

ASTROBIOLOGIA. Wykład 3

W poszukiwaniu życia pozaziemskiego

Plan wykładu. Mechanika układów planetarnych (Ukł. Słonecznego)

Elementy astronomii w nauczaniu przyrody. dr Krzysztof Rochowicz Zakład Dydaktyki Fizyki UMK 2011

Ciemna materia w sferoidalnych galaktykach karłowatych. Ewa L. Łokas Centrum Astronomiczne PAN, Warszawa

PROSZĘ UWAŻNIE SŁUCHAĆ NA KOŃCU PREZENTACJI BĘDZIE TEST SPRAWDZAJĄCY

Sprawdzian 2. Fizyka Świat fizyki. Astronomia. Sprawdziany podsumowujące. sin = 0,0166 cos = 0,9999 tg = 0,01659 ctg = 60,3058

Diagram Hertzsprunga Russela. Barwa gwiazdy a jasność bezwzględna

Promieniowanie 21 cm rys i narracja: Struktura nadsubtelna atomu wodoru Procesy wzbudzenia Widmo sygnału z całego nieba Tomografia 21 cm Las 21 cm

LIV Olimpiada Astronomiczna 2010 / 2011 Zawody III stopnia

Grawitacja + Astronomia

Układ Słoneczny. Szkoła Podstawowa Klasy IV VI Doświadczenie konkursowe nr 2

ASTRONOMIA Klasa Ia Rok szkolny 2012/2013

Życie rodzi się gdy gwiazdy umierają

Układ Słoneczny Pytania:

Spełnienie wymagań poziomu oznacza, że uczeń ponadto:

Wirtualny Hogwart im. Syriusza Croucha

Jak zmieni się wartość siły oddziaływania między dwoma ciałami o masie m każde, jeżeli odległość między ich środkami zmniejszy się dwa razy.

Plan wykładu. Mechanika Układu Słonecznego

Plan wykładu. Mechanika układów planetarnych (Ukł. Słonecznego)

Układ Słoneczny. Pokaz

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

Egzamin maturalny z fizyki i astronomii 5 Poziom podstawowy

Ewolucja Wszechświata Wykład 8

Aplikacje informatyczne w Astronomii. Internet źródło informacji i planowanie obserwacji astronomicznych

Gwiazdy zmienne. na przykładzie V729 Cygni. Janusz Nicewicz

Konkurs Astronomiczny Astrolabium II Edycja 26 marca 2014 roku Klasy I III Liceum Ogólnokształcącego Test Konkursowy

Opis założonych osiągnięć ucznia Fizyka zakres podstawowy:

Prawo powszechnego ciążenia, siła grawitacyjna, pole grawitacyjna

Szczegółowe wymagania edukacyjne z fizyki do nowej podstawy programowej.

Transkrypt:

3. Planety odległych gwiazd; powstawanie układów planetarnych Chronometraż Ruchy gwiazdy Tranzyty Soczewkowanie grawitacyjne Hipotezy powstawania

M*V = m*v ===> V = v*m/m Ziemia: 30km/s ===> Słońce 0.1m/s Jowisz: 13km/s ===> Słońce 13m/s Jowisz na orbicie Merkurego ===> Słońce 46m/s JAK ZMIERZYĆ RUCH Z TAK MAŁĄ PRĘDKOŚCIĄ?

Arecibo

A. Wolszczan chronometraż pulsarów = obserwacja czasu nadejścia kolejnych pulsów promieniowania

2.7AU ----------------->???

Wokół typowych gwiazd M. Mayor i D. Queloz Spektrograf Elodie (15m/s) 193 cm teleskop Observatoire de Haute Provence ------------------>

Mayor i Queloz (1995) planeta gwiazdy 51 Pegasi gwiazda: 1,06 M_Sun, 45 l.św. od Ziemi planeta: 0,45 M_Jup, a=0.05 AU, P=4,231 d

G. Marcy P. Butler Butler i in. (1997) planeta b; przy dłuższych obserwacjach: modulacja z okresem 3,5 roku Planeta d; dalsza analiza jakości dopasowania planeta c

55 Cancri

Schemat spektrografu wysokiej rozdzielczości

Widmo otrzymane przy pomocy spektrografu HIRES

Ciężkie i blisko selekcja obserwacyjna Skąd jowisze tak blisko? Hipoteza: powstały daleko, zmieniły położenie.

Planety wokół gwiazd zawierających więcej niż średnio pierwiastków o dużych masach atomowych. [Mena i in (2010) arxiv:1009.5224]

C/O>0.8 ==> skład chemiczny pozwalający na formowanie olbrzymów bliżej gwiazdy macierzystej oraz powstawanie planet podobnych do Ziemi w wewnętrznych regionach dysku. Ale: nie widać korelacji tego czynnika z prawdopodobieństwem obecności planet. [Mena i in (2010) arxiv:1009.5224]

Planeta pozagalaktyczna?... 1. Planeta wokół gwiazdy zawierającej 100 razy mniej Fe niż Słońce, w odległości ~0.1 AU 2. Należąca do,,strumienia gwiazd'' w halo Galaktyki pozostałości po galaktyce karłowatej 3. Gwiazda,,już była'' czerwonym olbrzymem. Co działo się wtedy z planetą?

... [http:///exoplanet.eu/catalog.php]

,,Tranzyty Np: Jowisz Słońce: byłoby to przejściowe zmniejszenie jasności o 1% trwające ok. 30 h zdarzające sie co 11 lat i widoczne dla 1 spośród ponad 1000 obserwatorów losowo rozmieszczonych w przestrzeni

HD 209458 1999: przejścia planety przed gwiazdą 2001: sód w atmosferze planety 2003: wodór w górnych warstwach atmosfery 2004: węgiel i tlen

OGLE [Optical Gravitational Lens Experiment] Andrzej Udalski Teleskop Warszawski w Las Campanas (Chile) 1,3m

(Konacki i in.) (Udalski +OGLE)

Planeta HAT-P-1 masa: 1.38 M_Jowisz (Wizja artystyczna) Odkryta przy pomocy Hungarian Automated Telescope Średnia gęstość 4x mniejsza od wody. Obserwacja przejść pozwala określić rozmiary planety. Brak teorii wyjaśniającej duże rozmiary ogrzewanie powierzchni nie wystarcza.

Widmo gwiazdy oraz widma planet wokół niej (odbicie + emisja) obserwowane z dużej odległości. HJ hot Jupiter = duża i bliska planeta (~0.05 AU).

Obserwacje HD 189733A+b przy pomocy teleskopu kosmicznego Spitzera, 8 mikronów. Widoczne zaćmienie wtórne oraz wpływ fazy planety.

Obserwacje HD 189733A+b przy pomocy teleskopu kosmicznego Hubble'a. Model atmosfery zawierającej metan poprawia dopasowanie.

Przejścia wodoru wypływającego z planety 55 Cnc b przed tarczą macierzystej gwiazdy (55 Cnc) obserwowane w linii Ly-alfa przez HST. [Echrenreich et al. ArXiv:1210.0531; NASA]

Atmosfery odległych planet Obserwujemy > 2 tuziny (2010) W 8 przypadkach: wiele detali Przyszłość JWST (kolejny teleskop kosmiczny): atmosfery superziem Poszukiwanie planet zamieszkiwalnych

Kepler: ilość przechodzi w jakość Monitorowanie 100 tys gwiazd V<14 mag. Dla V=12 można wykryć przejście,,ziemi''.

Kepler: ilość przechodzi w jakość Monitorowanie 100 tys gwiazd V<14 mag. Dla V=12 można wykryć przejście,,ziemi''.

Monitorowanie 100 tys gwiazd V<14 mag. Dla V=12 można wykryć przejście,,ziemi''.

Okresy i rozmiary planet-kandydatów wykrytych przez teleskop Keplera. Kropki planety pojedyncze, kółka należace do układów z 2 planetami, trójkąty sześciokąty planety w układach z 3 6 planetami. Mniej olbrzymów w wielokrotnych? [Lissauer i in. (2011) arxiv:1102.0543, ApJS Nov 2011]

Monitorowanie 100 tys gwiazd V<14 mag. Dla V=12 można wykryć przejście,,ziemi''.

,,Soczewkowanie grawitacyjne

Zjawisko OGLE 2003-BLG-235/MOA 2003-BLG-53 OGLE: 22.VI.2003 MOA: 21.VII.2003

( OGLE 2003-BLG-235/MOA 2003-BLG-53 ) Obserwacje nie dają pełnej charakterystyki układu planetarnego. Jeśli znajduje się on w najbardziej prawdopodobnej odległości 5.2 kpc (15000 l.św.), to składa się z gwiazdy o masie 0.36 M_Sun i planety o masie 1.5 M_Jup, w (zrzutowanej) odległości 3 AU.

Zjawisko OGLE 2005-BLG-071 Oszacowania oparte na wstępnej analizie obserwacji: gwiazda 0.6 M_Sun w odległości ok. 10000 l.św. Planeta ok. 4 M_Jup w zrzutowanej odległości 2 AU

Zjawisko OGLE 2006-BLG-109 0.5 M_Sun + 0.71 M_Jup 2.3 AU + 0.27 M_Jup 4.6 AU [Stosunki mas I odległości jak w układzie Słońce-Jowisz-Saturn]

Swobodne planety? 2 przykłady niezwykle krótkich zjawisk mikrosoczewkowania

Swobodne planety? Czas trwania ~ sqrt(m)/v; obserwacje sugeruja istnienie 2 typów obiektów

Swobodne planety czy brązowe karły? Ten swobodny obiekt ma cechy brązowego karła (gwiazdy zbyt lekkiej by zapoczątkować reakcje termojądrowe) a jednocześnie widmowo przypomina niektóre związane planety, które można było zaobserwować bezpośrednio.

VLT, Paranal Pierwszy obraz odległego układu planetarnego. Gwieździe 2M1207 w odległości ~200 l.św. od Ziemi towarzyszy planeta około 5 razy cięższa niż Jowisz. Odległość pomiędzy nimi to ok. 55 AU

GQ Lupi A, b [ESO VLT, Paranal]

Jak zbudowane są planety? Zależność rozmiarów od masy dla gazowych kul. Dla mas >0.075 M_sun w centrum zachodzą reakcje termojądrowe. Takie obiekty są gwiazdami. Lżejsze obiekty to brązowe karły (zbyt lekkie by stać się gwiazdami) lub planety (powstałe w otoczeniu gwiazd). [Chabrier et al. (2011) IAU Symp. 276, p 171]

Jak zbudowane są planety? Zależność rozmiarów od masy dla kul o różnym składzie chemicznym. Tylko Jowisz może mieć skład słoneczny. Inne planety Układu Słonecznego są wzbogacone w substancje o dużych gęstościach. To samo dotyczny pokazanych planet innych gwiazd. [Chabrier et al. (2011) IAU Symp. 276, p 171]

Jak powstają planety? Artystyczna wizja pokazująca powstanie gwiazdy, utworzenie dysku protoplanetarnego, jego stygnięcie i powstawanie planet

Jak powstają planety? T Tauri powstająca,,właśnie'' gwiazda w otoczeniu obłoku gazu I pyłu Gwiazdy typu T Tauri w Mgławicy Oriona otoczone dyskami protoplanetarnymi

Jak powstają planety? Dysk protoplanetarny (nasz: >0.01 M_Sun) Wpływ gwiazdy na dysk (linia śniegu ~3AU) pył-->skały/lód (1m)-->planetezymale (1km)???,,embriony'' (~0.01 M_Earth) przyłaczają planetezymale, powiększają się,,oligarchia'' największe najszybciej Wewnątrz linii śniegu wzrost do <10 M_Earth Na zewnątrz możliwe przekroczenie i akrecja gazu Oddziaływanie z dyskiem migracja, a nawet spadek na gwiazdę!!! Promieniowanie gwiazdy usuwa gaz (miliony lat)

Jak powstają planety? Symulacje: niewielkie aglomeraty pyłu,,sklejają się'' w większe. Gęstość powstającego obiektu zależy od względnych prędkości Blum I Wurm (2008) ARAA,46, 21. Podsumowanie laboratoryjnych eksperymentów (także w warunkach znikomej grawitacji). Bezpośredni wzrost ciał >10cm w zderzeniach nie wydaje się możliwy...

Rozkład mas w zależności od właściwości dysku. Nie uwzględniona migracja. [Fortier et al. ArXiv:1210.4009]

Rozkład mas w zależności od wielkości planetezymali (symulacja). Nie uwzględniona migracja. [Fortier et al. ArXiv:1210.4009]

Jak ewoluują układy planetarne? Oddziaływanie z dyskiem: migracja (problem: za szybka)

Jak ewoluują układy planetarne? Oddziaływanie pomiędzy planetami (Np: układ Jowisz-SaturnUran-Neptun mógł poczatkowo mieścić się w 15AU) Inna hipoteza: Saturn,,wyrzuca'' Neptuna na większą orbitę [ Tsiganis i in. (2005) Nature 435, 459]

Podsumowanie Liczba obserwowanych układów planetarnych rośnie Przewaga jowiszów -selekcja obserwacyjna jowisze blisko ==> wędrówka planet? Więcej danych ==> pełniejsza teoria ewolucji układów planetarnych?