Extrasolare Planeten: Riesenplanet bereitet Theoretikern Probleme

astronews.com Redaktion

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Das Trans-atlantic Exoplanet Survey-Team hat Anfang der Woche die Entdeckung eines weiteren extrasolaren Planeten bekannt gegeben: TrES-4 ist der bislang größte bekannte Exoplanet. Er ist etwa 70 Prozent größer als Jupiter, hat jedoch eine geringere Masse. Mit diesen ungewöhnlichen Eigenschaften bereitet TrES-4 den Theoretikern einiges Kopfzerbrechen. (8. August 2007)

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Michael Johne

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Hallo!

Hier ein paar detaillierte & technische Daten zu TrES 4 b (Quelle: http://exoplanet.eu/planet.php?p1=TrES-4&p2=&showPubli=yes):

Zentralstern: TrES-4
Entfernung zur Sonne: 440 (± 60) Parsec
Spektraltyp: G (aus der Effektiven Temperatur abgeleitet)
Scheinbare Helligkeit: 11.592 mag
Sternmasse: 1.22 (± 0.17) M_sonne
Sternalter: 4.7 (± 2) Millarden Jahre
Eff. Temperatur: 6100 (± 150) Kelvin
Sternradius: 1.738 (± 0.092) R_sonne
Metallizität [Fe/H]: nicht bekannt
Rektaszension: 17h 53m 13s
Deklination: 37° 12' 42''
Sternbild: Herkules

Exoplanet: TrES-4 b
Planetenmasse: 0.84 (± 0.1) M_jup
Planetenradius: 1.674 (± 0.094) R_jup
Mittlere Entfernung: 0.0488 (± 0.0022) AE
Umlaufzeit: 3.553945 (± 7.5e-05) (± 2) Tage
Exzentrizität: nicht bekannt
Bahnneigung: 82.81 (± 0.33) Grad
Entdecker: Schweizer Suchteam Michel Mayor und Didier Queloz
Entdeckungsmethode: Transit


Preprint: "TrES-4: A Transiting Hot Jupiter of Very Low Density"
Autoren: Georgi Mandushev, Francis T. O'Donovan, David Charbonneau, Guillermo Torres, David W. Latham, Gáspár Á. Bakos, Edward W. Dunham, Alessandro Sozzetti, José M. Fernández, Gilbert A. Esquerdo, Mark E. Everett, Timothy M. Brown, Markus Rabus, Juan A. Belmonte, Lynne A. Hillenbrand

Siehe auch:
* TrES-4: Rätselhafter Riesenplanet (Planeten.ch)

MfG, Michael!
 

jonas

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Hier zeigt sich mal wieder die Ungenauigkeit der Angaben. Es heisst, der neue Exoplanet sei 70% grösser als Jupiter, jedoch mit deutlich geringerer Masse ...

Das ruft in mir wieder mal Erinnerungen an ein altes Büchlein hervor, das da hiess: Wie lügt man mit der Statistik :D

Wenn man Masse und Grösse zweier (mehr oder weniger) kugelförmigen Objekte miteinander vergleicht, so ist es wohl nicht dienlich den prozentualen Radiusunterscheid dem Masseunterschied gegenüber zu stellen. Vielmehr ist das Volumen der geeignete Vergleichsmasstab.

Tatsächlich ist TrES-4 Volumen 369% grösser als Jupiter (Michael Johne's 1.674 R_jup hoch 3 =4,69)! Das ist doch beeindruckender als die schlappen angeblichen 70%, die seiner lediglich 84% der Jupitermasse gegenüber stehen.
 

Orbit

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Du hast schon recht, jonas, aber mit Deinen 369% machst Du es dem in Prozentrechnen ungeübten Laien auch nicht gerade einfach.
Hier war bestimmt nicht Kalkül im Spiel, sondern einfach didaktisches Ungeschick des Artikelschreibers:
"Er ist rund 70 Prozent größer als Jupiter, hat aber deutlich weniger Masse, so dass er eine mittlere Dichte von nur 0,2 Gramm pro Kubikzentimeter hat, was etwa der Dichte von Balsa-Holz entspricht...."
Der grösste Missgriff war wohl die Dichte des Balsaholzes:
Erstens stimmt das nicht, denn die Dichte von Balsaholz beträgt 0,13 und die des Exoplaneten 0,24, und zweitens kann hier niemand damit etwas anfangen, weil die Dichte des Jupiters überhaupt nicht angegeben und schon gar nicht mit einem bekannten Material verglichen wird.

Am besten sind halt einfach die Angaben, wie sie in Michaels Tabellen stehen. Didaktisch aufbereitet könnte man dann sagen:
"Das Volumen dieses Exoplaneten ist 4,7 mal so gross wie jenes von Jupiter, seine Masse beträgt aber nur 0,84 Jupitermassen. Seine Dichte ist also 5,6 mal geringer als die von Jupiter.
Dichte von Jupiter 1,33
Dichte des Exoplaneten: 0,24"

Herzliche Grüsse
Orbit
 
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detaillierte & technische Daten zu TrES 4 b (Quelle: http://exoplanet.eu/planet.php?p1=TrES-4&p2=&showPubli=yes):

Zentralstern: TrES-4

Entfernung zur Sonne: 440 (± 60) Parsec = 1,36E19 m
[Sternmasse: 1.22 (± 0.17) M_sonne = 2,43E30 kg = M
Sternradius:
1.738 (± 0.092) R_sonne = 1,21E9 m

Exoplanet: TrES-4

Mittlere Entfernung: 0.0488 (± 0.0022) AE
Umlaufzeit: 3.553945 (± 7.5e-05) (± 2) Tage

Auch auf die Gefahr hin, wieder in den "Gegen den Mainstream" - Kasten verwiesen zu werden, melde ich mich wieder zu Wort:

M.Johnes Angaben aufzugreifen, ist sinnvoll. Die Angaben über TrES-4 haben mich veranlasst, mich im Link http://vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/catalog-RV.php
nach Geschwisterplaneten zu forschen. Hier das Ergebnis:

Planetensystem TrES

Planet /gr.Halbachse / Umlaufdauer/ Sternmase M=4pi^2*(D^3/T^2)/G

TrES 3 - D3 = 3,39E9 m / T3 = 1,13E5 s / M3 = 1,84E30 kg
TrES 2 - D2 = 5,50E9 m / T2 = 2,13E5 s / M2 = 2,18E30 kg
TrES 1 - D1 = 5,89E9 m / T1 = 2,62E5 s / M1 = 1,76E30 kg
TrES 4 - D4 = 7,29E9 m / T4 = 3,07E5 s / M4 = 2,43E30 kg

auf Grund "meines "Aktivitätsfaktors Gamma = D^3/T^2" erhält man aus den Werten der Halbachsen und der Umlaufdauern der Planeten angenähert gleiche Massewerte M = Gamma *4 pi^2/G. Der Mutterstern sollte daher im Mittel die Masse M = 2,0525E30 kg haben, (im Genauigkeitsbreich der Achsen- und Periodendaten).

Freundliche Grüsse
Heinrich Katscher, Pragt
 
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galileo2609

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Auch auf die Gefahr hin, wieder in den "Gegen den Mainstream" - Kasten verwiesen zu werden, melde ich mich wieder zu Wort:

Ich bitte darum, Heinrich Katscher letztendgültig das Wort hier im Forum zu entziehen. Mit seinem "Gammafaktor" ging er bereits hinreichend hausieren, ohne elementarste Widersprüche klären zu wollen: Gliese 581 c.

M.Johnes Angaben aufzugreifen, ist sinnvoll. Die Angaben über TrES-4 haben mich veranlasst, mich im Link http://vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/catalog-RV.php
nach Geschwisterplaneten zu forschen. Hier das Ergebnis:

Planetensystem TrES

Planet /gr.Halbachse / Umlaufdauer/ Sternmase M=4pi^2*(D^3/T^2)/G

TrES 3 - D3 = 3,39E9 m / T3 = 1,13E5 s / M3 = 1,84E30 kg
TrES 2 - D2 = 5,50E9 m / T2 = 2,13E5 s / M2 = 2,18E30 kg
TrES 1 - D1 = 5,89E9 m / T1 = 2,62E5 s / M1 = 1,76E30 kg
TrES 4 - D4 = 7,29E9 m / T4 = 3,07E5 s / M4 = 2,43E30 kg

auf Grund "meines "Aktivitätsfaktors Gamma = D^3/T^2" erhält man aus den Werten der Halbachsen und der Umlaufdauern der Planeten angenähert gleiche Massewerte M = Gamma *4 pi^2/G. Der Mutterstern sollte daher im Mittel die Masse M = 2,0525E30 kg haben, (im Genauigkeitsbreich der Achsen- und Periodendaten).

Hinweise von Michael Johne wahrzunehmen ist immer sinnvoll, Herr Katscher. Man sollte diese aber auch verstehen. Das Planetensystem TrES existiert dagegen nur in ihrer Phantasie! Und nun würden Sie dem Forum einen Dienst erweisen, wenn Sie sich endgültig schleichen würden, anstatt ständig ihre esoterische Pseudophysik anzubiedern.

Zur Verdeutlichung:
TrES-1: Heimatstern GSC 02652-01324
TrES-2: Heimatstern GSC 03549-02811
TrES-3: Heimatstern GSC 03089-00929
TrES-4: Heimatstern GSC 02620-00648

Gibt es noch Bedenken, den Katscher endgültig aus diesem Forum zu verbannen?

Grüsse galileo2609
 
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jonas

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Lasst ihn doch schwadronieren. Im Alter hat man doch kaum noch Vergnügen. Im Moment sind wir ja unter uns und wissen, was wir von H.K. aus Prag zu halten haben.

Ehrlich gesagt diskutiere ich im Moment lieber mit einem bibeltreuen Kreationisten als mit einem cranky Neophysiker. Bei den Bibel Leuten steckt zumindest mal mehr intellektuelle Herausforderung dahinter. Zumindest sind dort ein paar Jahrhunderte Rechtfertigung gegen die jeweilig bekannte Physik zu diskutieren.

Bin mal gespannt wann Garfield sich auf die Position des Papstes begeben wird. Denn dieser ficht nicht mehr mit 10.000 Jahren Weltalter oder wörtlicher Interpretation der Genesis.

H.K. Thesen sind ausreichend hier besprochen worden. Jegliche erneute Auseinandersetzung mit seiner These dürfte hier in diesem thread eine Kreisbewegung auslösen.

Sperrung halte ich zu diesem Zeitpunkt für unnötig. Jeder aktive hier im Forum ist mündig genug H.K zu ignorieren oder auf vergangene postings hinzuweisen, die seine abenteuerliche Hypothese in den Orcus schicken.
 
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Webmaster

Administrator
Teammitglied
User gesperrt

Der User Heinrich Katscher wurde wegen mehrfachen Verstoßes gegen die Nutzungsregeln dieses Forums gesperrt.

Eine entsprechende Verwarnung erfolgte hier:
http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=1316

Zudem wurde die "Theorie" des Users in diesem Forum schon ausführlich diskutiert und gewürdigt. Siehe dazu:
http://www.astronews.com/forum/showpost.php?p=22532&postcount=25

Ich bitte um Verständnis für diese Massnahme. Mir macht es persönlich keinen Spaß, User zu sperren und ich wende dieses letzte Mittel daher auch äußerst selten an.

Viel Spaß noch im Forum,
Stefan Deiters
 

Orbit

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@ Webmaster
Ich finde Ihren Entscheid richtig.

@ jonas
Sperrung halte ich zu diesem Zeitpunkt für unnötig. Jeder aktive hier im Forum ist mündig genug H.K zu ignorieren oder auf vergangene postings hinzuweisen, die seine abenteuerliche Hypothese in den Orcus schicken.
Involviert sind eben nicht nur die 'Aktiven'. Es gibt viele Neue, welche die ganze Vorgeschichte nicht kennen. Auch wenn 'Aktive' konsequent Deine vorgeschlagene Taktik angewandt und so auch die Neuen aufgeklärt hätten, hätte H.K. mit seiner ganzen Bauernschlauheit den Thread zur Plattform für seine 'abenteurliche Hypothese' umfunktioniert und missbraucht. Ich bin sicher, dass auch das wieder uferlos geworden wäre.

Zu Deinem Vergleich zwischen H.K. und Garfield:
Ich gebe zu, dass mir damals zeitweise die Widerlegung von Katschers numerologischer Pseudophysik einen gewissen Spass gemacht hat. Ich habe auch gelernt dabei, musste ich doch immer wieder in Physikbüchern nachschlagen um Vergessenes aufzufrischen oder in der Schulzeit nur halb Verstandenes ganz zu verstehen. Etwa so wird es Dir im Moment mit Garfield gehen:
Ehrlich gesagt diskutiere ich im Moment lieber mit einem bibeltreuen Kreationisten als mit einem cranky Neophysiker. Bei den Bibel Leuten steckt zumindest mal mehr intellektuelle Herausforderung dahinter. Zumindest sind dort ein paar Jahrhunderte Rechtfertigung gegen die jeweilig bekannte Physik zu diskutieren.
Mir übrigens auch. Ich habe alle Beiträge in diesem Thread gelesen, und wie Toni bin ich auch der Meinung, dass die Diskussion dort auf hohem Nieveau stattgefunden hat.
Jetzt aber, da Garfield nach einem Jahr die Katze zum zweiten Mal aus dem Sack gelassen hat - ich meine die höchstens 12'000 jährige Welt - geht es bei Garfield um dasselbe wie bei Katscher: Um die Aufrechterhaltung einer völlig absurden Behauptung. Da kann Garfield so viel Detailwissen in die Diskussion einfliessen lassen, wie er will - Wissen, das er sich übrigens sehr schnell aneignet, wie seine anfänglichen und jetzigen Äusserungen zur Kosmologie verraten - seine Stossrichtung bleibt dieselbe: Am Schluss soll dieses ganze, mit vielen Unsicherheitsfaktoren belastete kosmologische Wissen durch das unumstössliche Wissen aus dem falsch verstandenen Schöpfungsbericht ersetzt werden.
Katscher und unter diesem Umstand auch Garfield sind Leugner - Wissenschaftsleugner.
Holocaust-Leugner werden heute verurteilt, weil sie mit ihren Behauptungen die Menschenwürde verletzen. Tun das nicht auch die Wissenschafts-Leugner? Sie stellen ganze Heerscharen von verstorbenen und lebenden Wissenschatlern und Wissenschaftlerinnen als Vollidioten hin.
Aus diesem Grund bin ich der Meinung, dass nun auch Garfield verwarnt und im Wiederholungsfall gesperrt werden muss.

Gruss Orbit
 

jonas

Registriertes Mitglied
Holocaust-Leugner werden heute verurteilt, weil sie mit ihren Behauptungen die Menschenwürde verletzen. Tun das nicht auch die Wissenschafts-Leugner? Sie stellen ganze Heerscharen von verstorbenen und lebenden Wissenschatlern und Wissenschaftlerinnen als Vollidioten hin.
Ich fürchte hier hast Du dich jetzt etwas arg verstiegen.
 

Michael Johne

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Hallo!

Okay, ich führe mal die gestoppte Diskussion wieder auf: Warum ist TrES-4 b trotz geringerer Masse relativ zu Jupiter ungewöhnlich groß?

Bekanntlich dehnen sich Körper aus, wenn sie erwärmt werden. Da TrES-4 b ein Hot Jupiter ist, müsste sich sich diese physikalische Eigenschaft besten ergänzen. Anderen Exoplaneten, die mit der Transit-Suchmethode nachgewiesen worden sind, tritt das Phänomen nicht sehr stark auf. Bisher lag die obere Grenze des Radius bei ~1.3 Jupitermassen, doch TrES-4 b machte einen Sprung zu 1.6 Jupitermassen.

Hier sind mögliche Ursachen, die wir diskutieren können:
* Ungewöhnliche Stoffe im Aufbau des Exopaneten
* irgendeine kosmische Katastrophe
* es könnte ein Protoplanet sein

MfG, Michael!
 

galileo2609

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Ich füge mal zwei weitere Hypothesen hinzu:

Die TrES-Wissenschaftler spekulieren darüber, dass ein bisher unbekannter Mechanismus die Hauptbestandteile der Atmosphäre dieser Gas-Riesen, Wasserstoff und Helium voneinander trennt. Nach dieser Hypothese würde das schwerere Helium 'ausgefällt' und sinkt unter Entfaltung von Kontraktionsenergie auf den Kern des Planeten [1]. Um diese Hypothese zu überprüfen, planen die Wissenschaftler um Mandushev weitere Nachbeobachtungen:
"[We will] plan a few more follow-up observations to try and measure the temperature of the planet, to try and study the composition of its atmosphere, to try to see if it really has this huge hydrogen envelope that we speculate it does" [2]. Unter den bisher angenommenen Bedingungen käme in diesem Zusammenhang auch in Betracht, dass TrES-4, einen stetigen Verlust seiner Atmosphäre erleidet und in einem kometenartigen Schweif nach sich zieht. Ein Phänomen, das bei HD 209458 beobachtet wurde, für TrES-4 aber erst noch nachgewiesen werden muss. Auch wenn andere Transitplanten nicht unerklärlich aufgebäht sind, ist TrES-4 nach Ansicht der Autoren nicht unbedingt ein Einzelfall. Die extrasolare Planetenforschung hat zahlreiche 'Hot Jupiters' identifiziert, nur ein geringer Anteil umkreist seinen Heimatstern aber in der Sichtlinie zur Erde. Darunter könnten sich noch grössere Planeten bei ähnlichen Massen befinden, deren Radius aber unbestimmbar bleibt.

Während die Spekulationen über den rätselhaften Planeten TrES-4 ins Kraut schiessen, war es Greg Laughlin, der sich im mit TrES vergleichbaren Projekt Transitsearch.org engagiert, vorbehalten, zunächst weitere Datensammlungen anzumahnen, die einen möglichen exzentrischen Orbit von TrES-4 enthüllen könnten:
"In order for TrES-4 to be swollen to its current size, it needs to be experiencing heating of order 6×10^27 ergs per second. One way to do this is to have a significant perturbing companion which drives large time-averaged variations in TrES-4’s orbital eccentricity. So far, there are only four published radial velocities for TrES-4, so the orbit could easily be non-circular. More provocatively, if strong orbital forcing is indeed occurring, then there’s a reasonable chance that the perturber might also be observable in transit. I recommend that Transitsearch.org observers keep this bad boy under constant supervision." [3]

Ist der aufgeblähte Planet also möglicherweise nur ein Scheinphänomen?

[1] newscientist.com: Largest known exoplanet puzzles astronomers (2007-08-06)
[2] ABC News: New monster planet 'could float on water' (2007-08-08)
[3] systemic: Gigantic (2007-08-07)

Grüsse galileo2609
 

Ich

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Hier sind mögliche Ursachen, die wir diskutieren können:
Das ist interessant. Weil ich kaum Ahnung von Planeten habe, spekuliere ich mal vor mich hin:
Die Oberflächentemperatur sollte ~1700 K sein, verglichen mit ~150 K für Jupiter. Ich weiß jetzt nicht, wie weit rein ein ideales Gas vorliegt; wegen der geringeren Gravitation auf jeden fall weiter als beim Jupiter. Ich kann mir also gut vorstellen, dass der größere Radius allein aufgrund der höheren Temperatur entsteht. Der Effekt wäre selbstverstärkend, da durch die Dehnung der Druck im gesamten Planeten reduziert wird. Also meiner Meinung nach müssen keine außergewöhnlichen Gründe bemüht werden.
Oder passt der nicht zu anderen Exoplaneten?

ps: Ich sollte dazusagen, dass ich den Artikel auch nicht gelesen habe...
 
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Bynaus

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Ist der aufgeblähte Planet also möglicherweise nur ein Scheinphänomen

Wie meinst du das? Er ist ja "tatsächlich" aufgebläht...

Ich kann mir also gut vorstellen, dass der größere Radius allein aufgrund der höheren Temperatur entsteht.

Genau das ist ja das Problem: man kann relativ gut simulieren, wie gross ein Objekt einer bestimmten Zusammensetzung, Temperatur und Masse sein sollte (das nennt man "Equation of State"(EOS)-Modelle). Diese übergrossen Planeten sind aber eben grösser als man aufgrund dieser Modelle annehmen würde: darin besteht das Rätsel. Daher auch die Angabe der zusätzlichen Energie von "6×10^27 ergs per second", die Laughlin anführt: so viel zusätzliche Energie ist nötig, um den Planeten gemäss den EOS-Modellen auf die gegenwärtige Grösse aufzublähen. Und niemand weiss, woher man diese Energie nehmen soll (bzw., es gibt die angesprochenen Überlegungen mit einem weiteren Planeten im System, aber auch andere Ideen werden herumgeboten, wie grosse Achsenneigungen und Ähnliches).
 

mac

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Hallo Bynaus,

ich hab', ebenso wie Ich auch keine Ahnung von Exoplaneten, um so weniger behindert mich lästiges Fachwissen beim spekulieren :D
aber auch andere Ideen werden herumgeboten, wie grosse Achsenneigungen und Ähnliches).
ich nehme an, daß damit gemeint ist, daß er durch hohe Rotationsgeschwindigkeit stark abgplattet ist, und wie Uranus beim Sonnendurchgang mit seiner Rotationsachse auf uns zeigt? Wären zwar mehrere Zufälle günstig kombiniert, aber warum nicht? Kann man das überhaupt feststellen? Theoretisch ja, die Absorptionslinien müssen dann schärfer sein, aber praktisch, wenn die Achse nicht genau auf uns zeigt, kann man es wieder nicht so sicher unterscheiden. Und ob die Absorptionslinien nicht so sehr vom 'Restlicht' des Sterns überstrahlt werden, daß man diese Feinheiten überhaupt nicht messen kann, weiß ich auch nicht?

Andererseits, müßte er bei so geringer Entfernung nicht sowieso eine gebundene Rotation haben, also nix mit starker Abplattung?


Der Mutterstern ist ein Unterriese, entwickelt sich zum roten Riesen. Geschieht das vielleicht in Wellen? Vielleicht ist der Planet gerade dabei sich von der letzten 'Hitzewelle' zu erholen und heißer, als die, wenn ich richtig verstanden hab', nur errechneten knapp 1700 K?

So, genug spekuliert. Wenn ich noch viel mehr aufzähle, ist am Ende noch aus blindem Zufall das Richtige dabei und ich hatte nur Würfelglück. ;)

Herzliche Grüße

MAC
 

galileo2609

Registriertes Mitglied
Wie meinst du das? Er ist ja "tatsächlich" aufgebläht...
Ob er das tatsächlich ist? Die Schwachstelle bei TrES-4 ist die Massenbestimmung. Diese erfolgte über vier (sic!) Radialgeschwindigkeitsmessungen mit HIRES an Keck I. Erste spektroskopische Messungen mit dem CfA-Speedometer scheiterten, da das Instrument nicht die nötige Empfindlichkeit hat. Der Begleiter von TrES-4 zwingt seinem Zentralstern eine Semiamplitude K von ca. 97.4 m/s auf.
Sind die Orbitalparameter eines Planeten vollständig bekannt, genügen einige wenige Radialgeschwindigkeitsmessungen, um die Masse des Planeten zu bestimmen. Für TrES-4 wurde angesichts seiner Umlaufperiode ein zirkularer Orbit angenommen (tidal circularization), was aber nicht unbedingt stimmen muss.

Was ich demnach meine ist, in Anlehnung an Laughlin:
1. Ist die Massenbestimmung korrekt?
2. Ist die Orbitlösung korrekt?

Diese Fragen sollte man gem. occam's razor zunächst beantworten.

Grüsse galileo2609
 
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