Kepler: Auf der Suche nach der zweiten Erde

[sirius3100]

Heute Abend ist übrigens das Pressebriefing zur diesjährigen Kepler Science Conference. Livestream gibt's hier: http://connect.arc.nasa.gov/kepler
Wenn ich das mit der Zeitverschiebung richtig gerechnet habe geht's um 19.15 CET los. Letztes Jahr hatte zumindst ich beim Livestream aber immer mal wieder Verbindungsabbrüche, weshalb es vielleicht besser ist einfach auf 'ne Aufzeichnung zu warten.

 

[Kibo]

nett, 3 Planeten in grüner Zone in einem 5er System (KOI-1422)

PS: bin mir nicht sicher ob ich das verstanden habe, 1 Kandidat hat 0,72 mal so groß wie die Erde und in der habitablen Zone?

PS: Verbindungsqualität ist stabil, wer noch gucken möchte kann ja mal schauen.

PPS: OK, das ist noch ganz interessant, eine Gruppe hat den Suchalgorythmus der bei KOIs angewendet wird und überprüft und anhand von Benchmarks abgeschätzt wie viele und vorallem welche Planeten im Rauschen untergehen, unglücklicherweise eine ganze Menge erdgroßer Planeten. (soweit ich's verstanden habe)

PPPS (XD''): Hier mal ein paar Links die im Chat gefallen sind:

http://wfirst.gsfc.nasa.gov/
http://exep.jpl.nasa.gov/stdt/
http://nexsci.caltech.edu/conferences/KeplerII/agenda.shtml
http://arxiv.org/abs/1310.6248
https://lise.oca.eu/IMG/file/HypertelescopeOpticalObservatoryLabeyrieESA.pdf

mfg

 

[Stevie]

Nein, das ist nur die "retrieval rate" der von mir verlinkten Arbeit. Das heisst, ihre Methode findet 97% aller ohnehin bereits bekannten Kepler-Planetenkandidaten. Das gibt dir in etwa eine Abschätzung, wie gut diese Methode im Vergleich mit bisherigen ist.

Ah...ok. Danke Bynaus

 

[Bynaus]

Ok, das hier dürfte die definitive Antwort auf die Frage sein, die zum Bau und Flug des Kepler-Teleskops geführt haben: Wieviele Erd-grosse* Planeten gibt ein der HZ** von sonnenähnlichen*** Sternen? Die Antwort lautet: 22+-8% (oder etwa jeder vierte Stern; oder der Abstand zum nächsten solchen Planeten beträgt ca. 12 Lichtjahre), und sie basiert auf der Extrapolation von Werten bei kürzeren Orbits (die Häufigkeit von erdgrossen Planeten auf kürzeren Orbits ist bemerkenswert stabil mit steigender Periode, was zur Vermutung verleitet, dass man das bis hinaus in die eigentliche HZ extrapolieren kann).

*1-2 Erdradien
** Definiert als stellarer Flux = 0.25 - 4 Mal dem Flux der Sonne auf der Erde
*** G und K

Besser als das kann man es leider nicht sagen: das Kepler-Teleskop wird ja nie mehr zusätzliche Beobachtungen im ursprünglichen Feld durchführen.

Quelle (arxiv.org; original Open Access Publikation in PNAS): http://arxiv.org/abs/1311.6806

 

[Kibo]

Besser als das kann man es leider nicht sagen: das Kepler-Teleskop wird ja nie mehr zusätzliche Beobachtungen im ursprünglichen Feld durchführen.

Also Bynaus, da habe ich heute morgen aber was anderes gelesen.

mfg

PS: Wie ich sehe haben wir auch einen Artikel zu, danke an Herrn Deiters.

 

[Bynaus]

Also Bynaus, da habe ich heute morgen aber was anderes gelesen.

Also Kibo, da musst du einfach genauer lesen!

das Kepler-Teleskop wird ja nie mehr zusätzliche Beobachtungen im ursprünglichen Feld durchführen.

Die Sonde soll dazu so ausgerichtet werden, dass die Photonen einen gleichmäßigen Druck auf Kepler und die Solarpanele ausüben. (...) Aufgrund der wechselnden Position beim Flug um die Sonne müsste die Ausrichtung mehrmals im Jahr korrigiert werden.

Kepler wird wieder beobachten - aber in neuen Feldern, deren Position am Himmel mit der neuen Ausrichtung des Teleskops kompatibel ist. Aber nie mehr im ursprünglichen Feld.

 

[sirius3100]

*1-2 Erdradien
** Definiert als stellarer Flux = 0.25 - 4 Mal dem Flux der Sonne auf der Erde
*** G und K

Da wurden leider wieder ziemlich breite Bereiche gewählt. Vorallem der bis zu 4mal höhere Strahlungsfluss und die obere Grenze beim Planetenradius stören mich etwas.
Bei dem Grenzradius den das Kepler-Team für Supererden gewählt hat, habe ich sowieso das Gefühl dass dieser hauptsächlich so gewählt wurden um möglichst viele Treffer in dieser Kategorie zu landen.

Es gab in letzter Zeit mehrere Paper die einen Übergang von terrestrischen Planeten zu Wasser-/Gasplaneten bei spätestens etwa 1,75 Erdradien sehen. Es mag zwar sicher die eine oder andere Ausnahme geben, aber im Großen und Ganzen sollten größere Planeten selten terrestrisch sein. Ich fände es daher interessant mal eine Statistik zu sehen die nur Planeten bis zu dieser Größe berücksichtigt (möglicherweise könnte man die untere Grenze sogar etwas verringern, aber die Datenlage dürfte da noch etwas zu schwach sein um gute Statistiken zu ermöglichen).

Und der 4fache Strahlungsfluss erscheint mir auch viel zu hoch. Damit Planeten da noch habitabel sind müssten diese schon eine ziemlich hohe Albedo und geringen Treibhauseffekt haben.

 

[Bynaus]

Vorallem der bis zu 4mal höhere Strahlungsfluss und die obere Grenze beim Planetenradius stören mich etwas.

Ich sehe das ähnlich.

Es gab in letzter Zeit mehrere Paper die einen Übergang von terrestrischen Planeten zu Wasser-/Gasplaneten bei spätestens etwa 1,75 Erdradien sehen.

Ja, das ist interessant. Vermutlich bindet man darüber einfach die Wasserstoffatmosphäre so stark an den Planeten, dass sie nur noch schwerlich zu verlieren ist. 1.75 Erdradien entspricht mit R ~ M^0.27 etwa 8 Erdmassen.

Damit Planeten da noch habitabel sind müssten diese schon eine ziemlich hohe Albedo und geringen Treibhauseffekt haben.

Die Albedo gibt dir volle Kontrolle über die Temperatur. Tatsächlich ist deren Effekt sehr stark, beim vierfachen Strahlungsfluss reicht eine Albedo von 0.6, um (ohne Treibhauseffekt) unterhalb 40°C globaler Mitteltemperatur zu bleiben. Man könnte sich z.B. vorstellen, dass ein Planet mit sehr viel weniger Wasser als die Erde praktisch all sein Wasser in der Atmosphäre hat (ähnlich wie Titan praktisch all sein Methan, Ethan etc. in der Atmosphäre hat), das dann nur gelegentlich abregnet und dann wieder verdampft (und vielleicht, wie auf Titan, nur in den Polarregionen ein paar zeitlich begrenzte Seen bildet). Die planetenumspannenden Wasserdampfwolken auf diesem "Landplaneten" erhöhen dann die Albedo auf 0.8 oder so, was die globale Durchschnitts-Temperatur auf -9° C fallen lässt. Ein bisschen Treibhausgase hinzu, und schon hast du eine Welt, die zwar trocken (eine planetenumspannende Wüste, ein "Dune"), aber doch einigermassen lebensfreundlich ist (immerhin gibts Wasser, Sonnenlicht, Atmosphäre...) - trotz vierfachem Flux (die Oberflächen unter den Wolken wäre dann übrigens nur ca. 14% heller als auf der Erde)! Insofern ist das nicht extrem abwegig. Anderseits zeigt uns die Venus, dass schon doppelter Flux je nach Treibhausgasgehalt tödlich sein kann.

 

[Kibo]

Hast ja recht Bynaus, in der Tat war ich mir nicht bewusst, das Kepler so nicht mehr in Richtung des alten Untersuchungsfeldes ausgerichtet werden kann

mfg

 

[Bynaus]

Es gibt natürlich die Möglichkeit, dass die Reaction Wheels plötzlich wieder funktionieren. Manchmal tun die das. Dann könnte man, theoretisch, im alten Feld weitersuchen.

 

[sirius3100]

Die Albedo gibt dir volle Kontrolle über die Temperatur. Tatsächlich ist deren Effekt sehr stark, beim vierfachen Strahlungsfluss reicht eine Albedo von 0.6, um (ohne Treibhauseffekt) unterhalb 40°C globaler Mitteltemperatur zu bleiben. Man könnte sich z.B. vorstellen, dass ein Planet mit sehr viel weniger Wasser als die Erde praktisch all sein Wasser in der Atmosphäre hat (ähnlich wie Titan praktisch all sein Methan, Ethan etc. in der Atmosphäre hat), das dann nur gelegentlich abregnet und dann wieder verdampft (und vielleicht, wie auf Titan, nur in den Polarregionen ein paar zeitlich begrenzte Seen bildet). Die planetenumspannenden Wasserdampfwolken auf diesem "Landplaneten" erhöhen dann die Albedo auf 0.8 oder so, was die globale Durchschnitts-Temperatur auf -9° C fallen lässt. Ein bisschen Treibhausgase hinzu, und schon hast du eine Welt, die zwar trocken (eine planetenumspannende Wüste, ein "Dune"), aber doch einigermassen lebensfreundlich ist (immerhin gibts Wasser, Sonnenlicht, Atmosphäre...) - trotz vierfachem Flux (die Oberflächen unter den Wolken wäre dann übrigens nur ca. 14% heller als auf der Erde)! Insofern ist das nicht extrem abwegig. Anderseits zeigt uns die Venus, dass schon doppelter Flux je nach Treibhausgasgehalt tödlich sein kann.

Aber wie realistisch ist ein niedriger Treibhauseffekt bei ausreichend Wasserdampf um eine (nahezu) planetenumspannende Wolkendecke zu ermöglichen?

Ausschließen würde ich das ganze nicht, aber wenn man eta earth abschätzt sollte man mMn nicht jeden noch so unwahrscheinlichen Ausnahmefall -der bei S_eff=4 vielleicht kein einziges Mal in der Milchstraße auftritt- berücksichtigen. Mir gefallen daher die Grenzen die Kasting et al. setzen meist deutlich besser. Deren Moist/Runaway-Greenhouse-Limit ist zwar vermutlich etwas zu strikt da ihr Modell u.a. Wolken nicht richtig berücksichtigt, aber man sollte eben besser etwas zu konservativ sein. Erst heute ist auch wieder ein neues Paper von ihnen auf ArXiv erschienen: http://arxiv.org/pdf/1312.1328v1.pdf, in welchem sie auch auf die Festlegungen der Grenzen der HZ durch andere Gruppen eingehen. Und besonders von dem S_eff=4 Limit scheinen sie nicht sonderlich begeistert. Bei einem Paper weil dieses Wolken zu ihrem Modell hinzufügt, obwohl dieses Wolken implizit schon bei der Albedo mit einbezieht (diese implizite Berücksichtigung hätte man dann wohl vorher herausrechnen müssen) und bei einem anderen Paper weil sie das 1D-Modell in dem speziellen Fall für nicht ausreichend halten (wobei die Einschränkung nur gilt wenn man flüssiges Wasser auf Oberfläche haben will).
Das Paper bietet zwar eigentlich nichts Neues im Vergleich zu ihren älteren Papern, fasst aber die aktuellen Schätzwerte für eta earth recht gut zusammen (und die Grafik am Ende zu den Limits der HZ ist ganz nett).

 

[Bynaus]

Aber wie realistisch ist ein niedriger Treibhauseffekt bei ausreichend Wasserdampf um eine (nahezu) planetenumspannende Wolkendecke zu ermöglichen?

Es braucht nicht viel Wasserdampf um eine planetenumspannende Wolkendecke zu bilden. Die Erde ist ja heute schon zu ca. 30% von Wolken bedeckt, und das obwohl der überwiegende Anteil des Wassers in den Ozeanen gebunden ist.

Alles was du für Wolken brauchst, ist eine gesättigte Atmosphäre, und bei einer Atmosphäre von erdähnlicher Dichte reicht schon ein kleiner Bruchteil eines Ozeans dafür. Entsprechend wird es auch keinen grossen Treibhauseffekt durch den Wasserdampf geben.

Aber ich will ja gar nicht pro S_eff = 4 argumentieren. Es geht mir bloss darum, zu sagen, dass diese Grenze nicht völlig aus der Luft gegriffen bzw. unrealistisch ist. Denn in einem stimme ich dir absolut zu: sie ist bestimmt nicht konservativ.

 

[sirius3100]

Kleine Frage: Weiß jemand zufällig warum das System in dem es in dem Paper hier: http://arxiv.org/pdf/1312.4938v1.pdf geht dort Kepler-410 genannt wird? Ein Blick auf die Kepler-Website ergibt dass wir erst bei Kepler-90 sind (bei exoplanet.eu wird dann auch noch Kepler-91 gelistet). Steht also eine große Ankündigung mit über 300 neuen Systemen mit bestätigten Exoplaneten bevor oder gibt es andere Gründe warum man soviele Zahlen überspringt?

edit: Kepler-410 taucht jetzt auch bei exoplanet.eu auf und dort gibt es einen Notiz die besagt dass der Name bald auf http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/ offiziell gemacht wird. Und die Seite wiederum wird morgen für 1 Stunde offline sein. Ich hoffe mal dass danach mindestens 319 neue Planeten bestätigt sind.

 

[Bynaus]

@sirius3100: Ich bezweifle, dass da so schnell alle "fehlenden" Kepler-Planeten auftauchen. Ich vermute, nach dem Ende von Kepler wurde allen Planeten nach einem bestimmten Schlüssel eine Slot-Nummer zugeteilt: wer diesen Planeten dann als solchen bestätigt und darüber publiziert, muss die Slot-Nummer dafür benutzen. Aber wissen tu ich es nicht.

Zu etwas ganz anderem:

http://phys.org/news/2013-12-technique-mass-exoplanets.html

Eine neue Technik erlaubt es, die Masse des Planeten aus Atmosphäreneigenschaften Temperatur, Druckprofil und Dichte zu ermitteln. Diese Atmosphäreneigenschaften kann man (offenbar) alleine mit einem Transit-Spektrum erhalten (wie in dem Paper gezeigt wird)! Das heisst offenbar, dass das James-Webb-Teleskop in der Lage sein wird, die Masse sowie grundlegende Atmosphäreneigenschaften von erdgrossen Planeten zu ermitteln, so lange sie überhaupt eine Atmosphäre haben. Wow! Das ist ein grosser Schritt vorwärts, wenn das wirklich so funktioniert. Nicht nur für die Massenbestimmung: Atmosphärentemperatur, Druckprofil und Dichte können einem schon sehr viel über die Bewohnbarkeit (und vielleicht sogar die geologische Geschichte) eines fernen Planeten sagen (man denke z.B., was uns diese Werte für Erde und Venus jeweils sagen würden).

 

[sirius3100]

Tatsächlich scheint sich das System bei der Zuteilung einer Kepler-Nummer für Systeme mit bestätigten Planeten, etwas geändert zu haben. Vor der Änderung wurde die fortlaufende Nummer anscheinend erst kurz vor der Veröffentlichung des jeweiligen Papers zugeteilt. Jetzt scheinen sich die Forscher die Kepler-Nummer "reservieren" zu können. Gibt dafür bestimmt auch Kriterien -also einigermaßen sicher sollte die Existenz eines Planeten wohl schon sein- aber es kann jetzt halt doch eine Weile dauern bis dann wirklich eine offizielle Bekanntgabe des Planeten folgt.

Seit meinem Post vor ca. einem Monat sind dann aber doch ca. 90 neue Planeten auf der Kepler-Webseite bestätigt worden (wenn ich mich nicht verzählt habe). Recht viele davon werden in der heute auf arXiv veröffentlichten Arbeit "Masses, Radii, and Orbits of Small Kepler Planets: The Transition from Gaseous to Rocky Planets" (http://arxiv.org/abs/1401.4195) behandelt.
Wie der Name schon besagt wurde darin auch wieder der Übergang von Gesteins- zu Gasplaneten diskutiert. Ich hab die Arbeit nur überflogen, aber den Übergang sehen sie wohl bei ca. 2 Erdradien, wenn man den Anteil am Gesamtvolumen zur Einteilung in die 2 verschiedenen Kategorien verwendet; wobei die Dichte von Planeten, statistisch gesehen, bereits ab ca. 1,5 Erdradien (6 Erdmassen) abnimmt und der Gasanteil damit bereits ab dort zunimmt.

 

[SFF-TWRiker]

Stimmt, die Zahl der confirmed planets ist relativ schnell (afair Oktober) von ~150 auf 242 gesprungen.
Die Zahlen bei wiki Extrasolare Planeten und der encyclopedy steigen allerdings auch nicht parallel und dann gibt es noh eine NASA-Liste die noch unter 1000 ist.

 

[TinyTempo]

So, nun ist es so weit. Der erste erdgroße Planet innerhalb der habitablen Zone... Prost!

http://www.seti.org/seti-institute/...l&utm_source=facebook.com&utm_campaign=buffer

Der Abstand zu seiner Sonne dürfte ja groß genug sein, dass der Planet nicht roationsgebunden ist, richtig?

Edit: "Fortunately, Kepler-186f orbits a fairly massive M dwarf star and it orbits at a large enough distance where it could very well have escaped many of the complications to habitability that M dwarfs may pose." ... jawoll, alles in Ordnung. Gut, wann lassen wir Radioteleskope dort mal hinhorchen?

 

[Bynaus]

So, nun ist es so weit. Der erste erdgroße Planet innerhalb der habitablen Zone... Prost!

Sehr schön - ich nehm auch eines!

Der Abstand zu seiner Sonne dürfte ja groß genug sein, dass der Planet nicht roationsgebunden ist, richtig?

Gemäss den Autoren könnte er "pseudogebunden" sein, dh, so wie Merkur eine Tageslänge haben, die in einem niedrigen, ganzzahligen Verhältnis zur Jahreslänge steht. Auch Gliese 581 d ist ja vermutlich pseudogebunden, und da haben Atmosphärenmodelle (im Prinzip die gleichen, die für Klimasimulationen verwendet werden) gezeigt, dass solche Planeten unter bestimmten Bedingungen habitabel bleiben können.

Auf der negativen Seite bekommt der Planet nur etwa einen Drittel der Energie von seinem Stern, die die Erde erhält (also noch weniger als Mars...). Diese Welt dürfte wohl relativ kühl sein - andererseits zeigt uns aber auch die Venus, dass dicke, wärmende CO2-Hüllen für Felsplaneten nicht ungewöhnlich sind.

Was bleibt noch zu entdecken? In der zu erwartenden Reihenfolge:

1) Der erste erdgrosse Exoplanet der gleich viel Strahlung wie die Erde abbekommt (um einen M-Stern)
2) Der erste erdgrosse Exoplanet mit bestimmter Masse
3) Der erste erdgrosse Exoplanet mit einem Mond?
4) Der erste erdgrosse Exoplanet in der HZ eines sonnenähnlichen Sterns (zuerst K, dann G, gefolgt von Punkten 1-3 für K, dann G-Sterne)

Wir müssen den Thread also noch nicht schliessen.

 

[SRMeister]

Gut, wann lassen wir Radioteleskope dort mal hinhorchen?

Das passierte bereits. Hast du den Artikel den du verlinkt hast, nicht gelesen?

Since 2012, the SETI Institute’s Allen Telescope Array in northern California, near Mt. Lassen, has been observing all reported Kepler candidate exoplanets in search of signals from extraterrestrial technological civilizations. This search is looking for patterns in frequency and time that could indicate an 'engineered' signal rather than natural radio emissions. The quiet, terrestrial microwave window from 1 to 10 GHz (where emission from astrophysical sources is minimum) is split into nine billion, narrow, one Hertz channels that are explored by automated, signal processing systems. For almost a month, the ATA has been focusing on the Kepler-186 system, with the Earth-size Kepler-186f in the habitable zone. The ATA has observed all frequency channels from 1 to 10 GHz twice. To date, all signals that have been detected can be attributed to Earth's own technology. At the distance of Kepler-186 (about 500 light years), a signal would have to have an effective, isotopic radiated power that is 10 to 20 times as powerful (depending on the frequency) as the signal from the planetary radar transmitter on the Arecibo Observatory, Earth's strongest transmitter.

Jemand sollte das ATA etwas vergrößern bzw. fertigstellen, dass es auch schwächere Signale entdecken kann

Grüße

 

[Gelko]

http://www.wissenschaft.de/home/-/j...4/3750125/Godzilla-Version-der-Erde-entdeckt/

Dies scheint bei Verifizierung eine sehr interessante Entdeckung zu sein ,sowohl was die Möglichkeit der Entstehung von Gesteinsplaneten jenseits von zwei Erdradien angeht als auch bezüglich der Metallizität von Sonnensystemen mit Gesteinsplaneten.