Kepler: Weitere Planeten in habitabler Zone entdeckt

DELTA3

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Danke Bynaus,
Wenn ich mich recht erinnere, beträgt die Chance für einen erdähnlichen Planeten ca. 0.3%, dh, pro 300 beobachtete Sterne mit einem solchen Planeten sollte man im Schnitt einen Treffer landen.

Das heißt also, dass es 300mal mehr erdähnliche Planeten geben kann, als man tatsächlich gefunden hat, weil die Übrigen nicht in der richtigen Bahnebene liegen, um einen Transit beobachten zu können!

Dann wären die Chancen für erdähnliche Planeten doch garnicht so schlecht.....

Gruß, Delta3
 

Bynaus

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Das heißt also, dass es 300mal mehr erdähnliche Planeten geben kann, als man tatsächlich gefunden hat, weil die Übrigen nicht in der richtigen Bahnebene liegen, um einen Transit beobachten zu können!

Dann wären die Chancen für erdähnliche Planeten doch garnicht so schlecht.....

Ja, das wird bei diesen Abschätzungen der Planetenhäufigkeit natürlich berücksichtigt. Ich glaube, das gegenwärtige Fazit ist dass (im Schnitt) jeder Stern mindestens einen Planeten von der Grösse der Erde oder grösser hat. Man darf nicht vergessen: das sind die Ergebnisse von Kepler, das heisst (für sonnenähnliche St, alles von der Sternoberfläche bis etwa zum Orbit der Venus oder etwas weiter. Die meisten Sterne haben vor allem mehr Planeten weiter innen - das Sonnensystem ist da eine etwas seltsame Ausnahme.
 

DELTA3

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Hallo Bynaus
Die meisten Sterne haben vor allem mehr Planeten weiter innen - das Sonnensystem ist da eine etwas seltsame Ausnahme.

Ja, das mag schon seltsam sein, dass es in unserem System innerhalb der Merkurbahn keinen weitern Planeten gibt, wenn man im Vergleich dazu die vielen Exoplaneten in engen Orbits um deren Stern findet. Aber das liegt wohl zum Teil auch daran, dass man gerade diese Planeten am leichtesten auffindet.

Könnte es nicht sein, dass unser Merkur zu früheren Zeiten näher an der Sonne war und erst im Laufe von Milliarden Jahren durch Gezeitenkräfte weiter nach aussen gedriftet ist, wie sich ja auch der Mond immer weiter von der Erde entfernt hat?

Gruß, Delta3
 

Bynaus

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Aber das liegt wohl zum Teil auch daran, dass man gerade diese Planeten am leichtesten auffindet.

Nicht hauptsächlich (die weiter entfernten Planeten findet man ja gar nicht) - allein schon wenn die von Kepler gefundenen Planeten auf die tatsächliche Häufigkeit (über den oben erwähnten Effekt) hochskaliert, kommt man eben schon zum Schluss, dass jeder Stern im Schnitt mindestens einen erdrgorssen Planeten innerhalb der Venusbahn hat (und die meisten davon sind sehr viel näher an ihrem Stern als die Venus). Die "kompakten" Systeme dominieren tatsächlich, und das Sonnensystem ist in dieser Hinsicht ungewöhnlich.

Könnte es nicht sein, dass unser Merkur zu früheren Zeiten näher an der Sonne war und erst im Laufe von Milliarden Jahren durch Gezeitenkräfte weiter nach aussen gedriftet ist, wie sich ja auch der Mond immer weiter von der Erde entfernt hat?

Ich denke, die Gezeitenkräfte sind zu gering dafür, nicht zuletzt weil die Sonne so langsam rotiert.

Allerdings wurde gerade vor ein paar Tagen (an einer Konferenz) eine neue Idee dazu publiziert: http://www.newscientist.com/article/dn26761-mercury-may-be-sole-survivor-of-planetary-pileup.html

Demnach gab es vielleicht früher mal zusätzliche Planeten im Inneren Sonnensystem, deren Bahnen irgendwann destabilisiert wurden, worauf die Planeten miteinander kollidierten und Merkur als einziger das Chaos überlebt hat. Interessante Idee - bloss sehr schwierig zu belegen. Vielleicht nach einer Merkur-Sample-Return-Mission (wenn sich z.B. herausstellen sollte das Merkur deutlich jünger als die anderen Planeten ist).

EDIT: hier noch das Abstract: http://adsabs.harvard.edu/abs/2015AAS...22520703V
 
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Bynaus

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Wie sieht denn so eine Rechnung aus? Stelle ich mir abenteuerlich vor. Es gibt ja ziemlich viele Sterne...

Nun, für jede Entfernung+Radius eines Planeten gibt es eine klar definierte Wahrscheinlichkeit, ihn im Transit zu beobachten (unter der Annahme, dass die Inklinationen der Bahnebenen zufällig verteilt sind bzw. jede Inklination zu unserer Sichtlinie gleich wahrscheinlich ist). Nun kann man für jeden tatsächlich gefundenen Planeten einzeln Voraussagen über die Häufigkeit von Planeten dieser Entfernung+Radius machen. Mittelt man über die hunderten von Planeten, die bisher gefunden und bestätigt wurden (oder auch nur die Kandidaten), kommen da schon recht verlässliche Mittelwerte raus.
 

ralfkannenberg

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Hier machst Du aber auch einen Fehler: die Systeme mit heißem Jupiter sind viel leichter zu finden. Je schwerer ein Planet ist, und je näher er an seiner Sonne ist, desto leichter ist er durch Bewegungen des Zentralgestirns zu finden, und je größer der Planet ist und je kürzer die Umlaufperiode ist, desto besser ist er durch Bedeckung zu finden. Es ist somit kein Zufall, dass wir mehr Planetensysteme mit einem heißen Jupiter kennen.
Hallo pane,

das war früher so, als man Exoplaneten vorwiegend mit der Radialgeschwindigkeitsmethode finden konnte.

Inzwischen sind die Transitmethoden aber so weit verbessert, dass man die Mehrzahl der Exoplaneten mit ihnen findet. Selbstverständlich werden dabei auch enge Planeten bevorzugt gefunden, doch aufgrund ihrer grossen Zahl kann man Abschätzungen vornehmen. Denn diejenigen, bei denen die Planeten von uns aus gesehen am Sternäquator vorüberziehen, zeigen alle Exoplaneten, während diejenigen, deren Transitbahn von uns aus gesehen geneigt ist, die weit entfernten nicht mehr anzeigt. Da es keinen Anlass für die Annahme gibt, dass die Transitbahnneigungen eine bevorzugte Richtung haben sollen und es auch keinen Anlass gibt, dass die Sonnensysteme im Durchschnitt gleich aufgebaut sind - dabei kann es durchaus mehrere "Typen" geben - kann man mit statistischen Methoden Rückschlüsse auf den wahren Aufbau eines durchschnittlichen Sonnensystems bzw. auf den wahren Aufbau durchschnittlicher Sonnensystemtypen ziehen.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

ralfkannenberg

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Ich kann schon so rechnen, eben aus dem genannten Grund, genaues weiß man nicht.
Hallo Dgoe,

nehmen wir mal ein Beispiel aus dem täglichen Leben: die meisten "Spieler-Karrieren", also spielsüchtiger Menschen, beginnen eben so: sie sind mal in ein Spilesalon gegangen und haben dort überraschend gewonnen.

Daraus folgerten sie, dass sich dieser Gewinn doch wiederholen müsse und so wurden sie spielsüchtig.

Meistens haben sie übrigens diesen Ersttags-Gewinn, auch wenn er gross war, bereits am selben Abend wieder verspielt.

Es gibt also noch eine weitere Grösse, die in die Wahrscheinlichkeitsrechnung einfliesst, und das sind all' die Nieten, von denen Bynaus geschrieben hat, also neutral formuliert die "Nicht-Gewinne", die aber derjenige, der nur den Gewinn erlebt hat, nicht sieht, weil diese riesige Zahl Nicht-Gewinne ja den anderen widerfahren sind.

Und dann später, wenn sie ihnen auch widerfahren, nicht sehen können, weil sie spielsüchtig geworden sind.

Dabei könnte man es einfach abschätzen, denn der grosse Gewinn, den man erzielt hat, wurde ja gerade von diesen Nieten der anderen Spieler mit deren Einsatz finanziert, da das Spielsalon ja ganz gewiss nicht draufzahlen wird.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

DELTA3

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Weitere Planeten...

Die "kompakten" Systeme dominieren tatsächlich, und das Sonnensystem ist in dieser Hinsicht ungewöhnlich.

"Könnte es nicht sein, dass unser Merkur zu früheren Zeiten näher an der Sonne war und erst im Laufe von Milliarden Jahren durch Gezeitenkräfte weiter nach aussen gedriftet ist, wie sich ja auch der Mond immer weiter von der Erde entfernt hat?"

Ich denke, die Gezeitenkräfte sind zu gering dafür, nicht zuletzt weil die Sonne so langsam rotiert.

Weiß man denn, wie groß die Rotationsperiode der Sonne vor z.B. 4 mrd Jahren war? Die Erddrehung hat sich ja auch im Lauf der Zeit beträchtlich verlangsamt, und dass Merkur eine "gebundene" Rotation hat zeigt doch, dass die Gezeitenkräfte nicht unbedeutend waren!

Weiß man denn etwas über das Alter dieser "kompakten" Systeme? Könnten sich deren enge Umlaufbahnen nicht auch durch Gezeitenkräfte (oder sonstige Einflüsse) über größere Zeiträume erweitern?

Gruß, Delta3
 
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Bynaus

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Weiß man denn, wie groß die Rotationsperiode der Sonne vor z.B. 4 mrd Jahren war?

Ich denke, es gibt vernünftige Modelle dafür, aber ich kann dir aus dem Stegreif keine Zahl rezitieren.

Die Erddrehung hat sich ja auch im Lauf der Zeit beträchtlich verlangsamt, und dass Merkur eine "gebundene" Rotation hat zeigt doch, dass die Gezeitenkräfte nicht unbedeutend waren!

Die Rotation eines so kleinen Planeten enthält im Vergleich zu seinem Orbit sehr wenig Drehimpuls - es ist sehr viel einfacher, die Rotationsgeschwindigkeit zu verändern als den Orbit! Auch der Mond war wohl nach wenigen Millionen Jahren "gefangen", aber die Entwicklung seines Orbits wird (würde) noch für viele Jahrmilliarden anhalten.

Ich hab mal ein wenig gesucht und dieses Paper hier gefunden:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2008JE003252/full

Wenn du darin nach "migration" suchst findest du eine Formel, die die Gezeitenevolution des Merkur-Orbits beschreibt. Demnach wäre der Orbit des Merkurs über die Geschichte des Sonnensystems nur gerade um ca. 10^-11 AU (1.5 m) angewachsen.

Interessant in diesem Kontext ist übrigens, dass in diesem Paper die Form Merkurs diskutiert wird, insbesondere ein "eingefrorener" Gezeitenberg um den Äquator. Eine Möglichkeit zu dessen Erklärung ist, dass er sich sehr nahe an der Sonne gebildet hat (<0.1 AU, also ähnlich wie Planeten in kompakten Systemen...) und die Form eine Art "Erinnerung" an die Gezeitenkräfte in dieser Entfernung ist. Damals kannte man keine kompakten Systeme, und die einzige Möglichkeit der Planetenmigration waren Gezeiten, die man mit obiger Formel ausgeschlossen hat. Nun, wenn es aber noch zusätzliche innere Planeten gab, dann sind Interaktionen mit diesen eine weitere Möglichkeit, Merkur von <0.1 in seine jetzige Position zu befördern...

Weiß man denn etwas über das Alter dieser "kompakten" Systeme? Könnten sich deren enge Umlaufbahnen nicht auch durch Gezeitenkräfte (oder sonstige Einflüsse) über größere Zeiträume erweitern?

Ich denke, sie haben alle möglichen Alter, und die Konfigurationen sind über lange Zeit stabil. Aber, und das ist ein wichtiger Punkt in der oben genannten Hypothese von zusätzlichen inneren Planeten, wenn irgend etwas diese kompakten Planetensysteme stört, können sie sich sehr schnell selbst zerstören. Langsame Wanderung durch Gezeitenkräfte würde sich wohl ebenso auswirken, aber wie gesagt, die Art von Gezeiten, die die Mondbahn anwachsen lassen, sind auf der Ebene Sonne + Planeten sehr ineffektiv (kannst ja mal mit der Formel im Paper oben ausprobieren). Zudem müsste man aufpassen: zu nahe an der Sonne, also da wo der Planet die Sonne schneller umkreist als diese sich um die eigene Achse dreht, würden sie umgekehrt - also anziehend! - wirken.
 

Dgoe

Gesperrt
Hallo zusammen,

ich stelle es mir so vor, dass Planeten, die einen größeren Abstand zu ihrem Stern haben, entsprechend seltener vor ihm vorbeiziehen von uns aus gesehen. Also obwohl die Neigung passen würde, sieht man: Nichts! (bzw. selten Einen)

Nun wird man in solchen Fällen sagen können, die Ekliptik des Systems ist eben zu sehr geneigt, obwohl es nicht stimmt. Und wenn man nur innere Planeten findet, hat man vielleicht nur nicht lange genug gewartet.

Daher nehme ich an, wenn auch nur intuitiv, dass solche Hochrechnungen von Annahmen ausgehen, die man gar nicht so genau kennen kann. Jedenfalls bin ich da skeptisch...

@Ralf
Ja, Glückstreffer heißen ja nicht umsonst eben genau so, wie sie heißen.

Gruß,
Dgoe
 

Bynaus

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ich stelle es mir so vor, dass Planeten, die einen größeren Abstand zu ihrem Stern haben, entsprechend seltener vor ihm vorbeiziehen von uns aus gesehen. Also obwohl die Neigung passen würde, sieht man: Nichts! (bzw. selten Einen)

Kepler braucht drei Transits, um sie als solche zu bestätigen. Das heisst nichts anderes, als dass Kepler alle Planeten gefunden hat, die die richtige Inklination haben und näher als einen bestimmten Abstand (etwa entsprechend dem Abstand der Venus bei einem sonnenähnlichen Stern) an ihrem Stern befinden: nämlich genau den Abstand, in dem sie während der Beobachtungszeit durch Kepler drei mal vor ihrem Stern durchziehen können. Allerdings ist es meistens nicht so einfach: für kleine Planeten wie die Erde (oder noch kleiner!) braucht es mehr Transits, damit das Signal besser aus dem Rauschen heraustritt. Obwoh Kepler mehr als 3 Jahre beobachtet hat, hat es deshalb nicht für einen erdgrossen Planeten in einem erdähnlichen Abstand um einen sonnenähnlichen Stern gereicht. Aber es gibt Kandidaten, und so viel ich weiss versucht man so gut wies geht, alles mögliche aus diesen herauszuholen (ich hab mal ein Gerücht gehört, dass diesbezüglich bald News anstehen könnten).

Nun wird man in solchen Fällen sagen können, die Ekliptik des Systems ist eben zu sehr geneigt, obwohl es nicht stimmt. Und wenn man nur innere Planeten findet, hat man vielleicht nur nicht lange genug gewartet.

Niemand behauptet, es gäbe in diesen Systemen NUR innere Planeten. Aber sie sind da, und sie sind sehr häufig - wir hingegen (im Sonnensystem) haben sie nicht.

Und nein, kein System wird irgendwie "ausgeschlossen" weil "zu geneigt". Man geht immer von den tatsächlich gefundenen Planeten aus.

Daher nehme ich an, wenn auch nur intuitiv, dass solche Hochrechnungen von Annahmen ausgehen, die man gar nicht so genau kennen kann. Jedenfalls bin ich da skeptisch...

Ich denke, da liegst du falsch (und das Gegenteil müsstest du konkret belegen können). Die einzige Annahme, die man wirklich nicht belegen kann, ist jene, dass es keine bevorzugte Ausrichtung der Ekliptikebenen der Systeme zum Sonnensystem hin (oder -weg) gibt. Das dürfen wir getrost als gegeben annehmen.
 

ralfkannenberg

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Nun wird man in solchen Fällen sagen können, die Ekliptik des Systems ist eben zu sehr geneigt, obwohl es nicht stimmt. Und wenn man nur innere Planeten findet, hat man vielleicht nur nicht lange genug gewartet.
Hallo Dgoe,

dieses Argument wäre richtig, wenn man nur einen bzw. nur sehr wenige solcher Systeme kennt. Sobald es aber hinreichend viele sind, wird es auch zahlreiche geben, die kaum geneigt sind, so dass von uns aus gesehen alle seine Planeten vor seiner Sonne vorbeiziehen, und solche, die nur wenig geneigt sind, so dass doch immerhin die meisten seiner Planeten vor seiner Sonne vorüberziehen.

Und nun kann man ja statistisch berechnen, wieviele Planeten man bei sagen wir 1000 Sonnen in welchem Abstand um den Stern erwartet und das mit den Beobachtungsergebnissen vergleichen, wobei man natürlich auch noch das Rauschen und die möglicherweise kurzen Beobachtungszeiten berücksichtigen muss: einen Planeten mit 250 Jahren Umlaufzeit wird man natürlich nach einer 10jährigen Beobachtungskampagne nur in Ausnahmefällen vor seinem Stern hindurchziehen sehen. Das muss bei der statistischen Modellierung und dem "best fit" natürlich berücksichtigt werden.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

DELTA3

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Hallo Bynaus,

,Die einzige Annahme, die man wirklich nicht belegen kann, ist jene, dass es keine bevorzugte Ausrichtung der Ekliptikebenen der Systeme zum Sonnensystem hin (oder -weg) gibt. Das dürfen wir getrost als gegeben annehmen.

Heisst das, dass man bei "Hochrechnungen" davon ausgeht, dass die Ekliptikebenen generell beliebig und statistisch gleichmäßig verteilt sind, oder gibt es auch Theorien oder Annahmen, dass es innerhalb der Milchstrasse eine bevorzugte Ausrichtung geben könnte?

Gruß, Delta3
 

SFF-TWRiker

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Bei einer kurzen, oberflächlichen Durchsicht durch die Kepler Discoveries habe ich 2 Planeten mit einer Periode über 300 Tagen gefunden:
kepler-47c 303,1d 1,050 Sonnenmassen
kepler-90h 331,6d 1,200 Sonnenmassen

Es wurden auch ein paar Super-Jupiter mit sehr viel längerer Umlaufdauer gefunden, aber da haben dann wohl andere Teleskope bei der Bestätigung geholfen ?
 

SFF-TWRiker

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Bei den kepler Planeten steht fast immer nur der Durchmesser fest.
Man kann dass schnell bei "See all Discoveries" bei
http://kepler.nasa.gov finden

Der erste ist ein Super-Jupiter (und was für einer!), der zweite ziemlich genau so groß wie Jupiter.
 
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Bynaus

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Na siehst du - da hast du deine Erklärung. Für einen jupitergrossen Planeten reichen drei Transits. Für einen erdgrossen Planeten brauchts viel mehr Durchgänge, um das Rauschen auf ein erträgliches Mass zu reduzieren.
 
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