Brauche Hilfe für Referat!

aki

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Hallo liebe Astro-Freunde,

ich werde demnächst in unserem physik-kurs (3. semester e-technik) an der FH ein Kurzreferat (ca. 20 min) über die Verfahren zur Entdeckung von Exoplaneten halten. Als Schwerpunkte habe ich mir die Radialgeschwindigkeitsmethode, die Transitmethode und die Teleskope selber vorgenommen.

Nun kann ich mich ja nicht einfach hinstellen und sachen erzählen, die jeder einfach so bei wikipedia nachlesen kann. Also bin ich auf der Suche nach etwas tiefgründigeren Informationen (da es ein physik-kurs ist, würden ein paar formeln sicherlich gut ankommen...)

meine erste erfolgversprechende seite wäre schonmal exoplanet.de

falls mir jemand mit urls weiterhelfen kann, wäre ich super dankbar. jeder tip ist ein segen für mich!

vielen dank imvoraus,

aki
 

aki

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Hallo Frank,
danke für den Link von dem tollen pdf! Ich habe allerdings noch nicht ganz herausgefunden wie ich mich in der Datenbank zurecht finde. Wie kann ich noch mehr informationen über die methoden finden?

Danke P. für den Link, ich habe auf der seite ein paar nützliche grafiken gefunden.

Ich freue mich über jeden weiteren Link!

Falls jemand konkrete Informationen zu folgenden Themen hat, würde ich vor Freude dahinschmelzen:

- Interferometrie am VLT
- Transitmethode (wie man Rückschlüsse auf die chemische Beschaffenheit der Atmosphere findet)
- allgemeine Ermittlung der Masse und Dichte eines Exoplaneten.

danke an alle die sich diesen beitrag durchlesen

aki
 

mac

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Hallo aki,

Ich habe allerdings noch nicht ganz herausgefunden wie ich mich in der Datenbank zurecht finde. Wie kann ich noch mehr informationen über die methoden finden?
ich antworte hier etwas ins Blaue hinein, da ich keine Ahnung habe, wie vertraut Du mit den 'handwerklichen' Grundlagen bist.

Am Ende jeder wissenschaftlichen Veröffentlichung sollte man ein Literaturverzeichnis finden. Gib die Namen der dort genannten Autoren in die Suchfunktion (von arxiv z.B.) und schau Dir einige der so gefundenen Arbeiten an. Auch dort gibt es Literaturverzeichnisse. Die Autoren, die häufiger, oder bei (fast) jeder Arbeit zum Thema auftauchen, sind mit größerer Wahrscheinlichkeit grundlegende Arbeiten. Dort findest Du auch mit größerer Wahrscheinlichkeit das was Du suchst, oder, was ja besonders während der Orientierungsphase viel wichtiger ist, die Begriffe nach denen Du (z.B. bei Wiki) suchen kannst.

Wenn die Literaturliste sehr lang ist, dann ist es oft effektiver, wenn Du nach den Arbeiten suchst, die bereits im Text der jeweiligen Arbeit referenziert werden, wenn es z.B. um die Meßverfahren geht.

Herzliche Grüße

MAC
 

aki

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Hallo und vielen Dank soweit.

Nun hätte ich noch ein paar ganz konkrete Fragen.

1. Bin ich richtig mit der Annahme, dass man allein mit der Radial-Geschwindigkeits-Methode die Masse eines Planeten anhand der Schwingungsamplitutden des Muttergestirns ermitteln kann? Muss man dazu nicht wissen wieviel Masse dieser Stern besitzt? Wie ermittelt man diese?

2. Bin ich richtig mit der Annahme, dass man Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphere eines Planeten nur mit der Transitmethode schließen kann und zwar, wenn man das Lichtsprektrum des Sterns vor und während dem Transitvorgang vergleicht? Weiß vielleicht jemand wo man evtl. Abbildungen solcher Spektrallinien findet?

vielen Dank imvoraus
 

mac

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Hallo aki,

1. Bin ich richtig mit der Annahme, dass man allein mit der Radial-Geschwindigkeits-Methode die Masse eines Planeten anhand der Schwingungsamplitutden des Muttergestirns ermitteln kann? Muss man dazu nicht wissen wieviel Masse dieser Stern besitzt? Wie ermittelt man diese?
Richtig! Man muß die Masse des Sterns kennen. Siehe dazu:
http://en.wikipedia.org/wiki/Hertzsprung–Russell_diagram
http://de.wikipedia.org/wiki/Hertzsprung-Russell-Diagramm
http://de.wikipedia.org/wiki/Hauptreihe
http://www.wissenschaft-online.de/artikel/979320

2. Bin ich richtig mit der Annahme, dass man Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphere eines Planeten nur mit der Transitmethode schließen kann und zwar, wenn man das Lichtsprektrum des Sterns vor und während dem Transitvorgang vergleicht? Weiß vielleicht jemand wo man evtl. Abbildungen solcher Spektrallinien findet?
hier kennt sich z.B. Bynaus wesentlich besser aus als ich. Aber was Du hierzu schreibst, ist im Prinzip richtig, wenn ich mir auch vorstellen könnte daß bei einer Kombination von braunem Zwerg und hot Jupiter auch von dem Planeten noch direkte Informationen gewonnen werden könnten. Siehe dazu auch:
http://www.astronomie-heute.de/artikel/976583&_z=798889
In den SuW-Links findest Du wahrscheinlich auch noch mehr Informationen dazu

Hier sind noch ein paar Arbeiten die sich mit solchen Themen befassen.
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0903/0903.1663v1.pdf
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0812/0812.1844v2.pdf
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0704/0704.3722v1.pdf

Du findest in diesen Arbeiten jede Menge Autorennamen, mit denen Du in http://arxiv.org/ weiter suchen kannst.

Herzliche Grüße

MAC
 

aki

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Danke Mac, du hast soeben meinen Materialvorrat verdoppelt :) Nun weiß ich ja was ich heute und morgen zu tun habe. Im Moment beschäftigen mich folgende Angelegenheiten:

1. Um zwischen einem Gesteins- und Gasplaneten unterscheiden zu können, braucht man Angaben zu der Dichte des Planeten. Neben der Masse braucht man also Daten zu dem Volumen des Planeten. Da man den Planeten aber nur beim Transit 'beobachten' kann, kann man auch nur so seine Größe und somit seine Dichte ermitteln. Habe ich das richtig geschlussfolgert? Aber das kann ja nicht sein, weil die Klassifizierung der Planeten auch bei vielen nicht-Transits erfolgt ist (z.B. Gliese 581).

2. Das Hertzsprung-Russell-Diagramm kenne ich (und ich mag es :)). Allerdings stellt es in meinen Augen einen Zusammenhang zwischen der Spektralklasse und der Helligkeit eines Sterns dar. Also weiß ich immer noch nicht so genau wie man die Masse eines Sterns bestimmt. Hast Du eine Idee?

3. Welches sind die derzeit wichtigsten und erwähnungswertesten 3-5 Teleskope der Welt für die Erforschung von Exopl., und wie könnte man ihre wichtigsten Merkmale in 5 Sätzen fassen?

4. Was ist der Vorteil, wenn man, wie bei dem Keplar-Weltraumteleskop, die Sterne im IR-Bereich beobachtet. Wahrscheinlich der, dass IR-Strahlen weniger Anfällig gegen interstellare Gas- und Staubwolken sind (?). Wie kann man das physikalisch kurz erklären?

5. Was sind eure Lieblings-Exo-Planeten und wieso :) ? Also meine sind ganz klar Gliese 581 d, HD 209458 b und Ypsilon Andromedae d. Welche Exoplaneten sind eurer Meinung nach die bemerkenswertesten?

6. Womit würdet ihr euch vielleicht im Rahmen dieses Referat sonst noch auseinandersetzen?

Danke für eure Aufmerksamkeit, ich hoffe ich habe wenigstens interessante Fragen gestellt :)
Das Referat ist übrigens am Donnerstag und ich werde täglich 2-3 mal hier reinschauen und bin froh über jeden Beitrag!

bis dann, Aki
 

aki

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Achja noch eine Frage.

7. Wie misst man Abstände (Erde-Stern) generell? also ich stell mir das ziemlich heikel vor, wenn man im Grunde immer nur einen winzigen lechtenden Punkt sieht ! Kommt hier das Hertz-Russell-Diagr. zum Einsatz, also die Abhängigkeit der Lichtintensität - Farbklasse? aber bei vielen Farbklassen gibt es ja mehrere Typen mit unterschiedlichen Helligkeiten. Wie unterscheidet man diese? Hat jemand eine Idee?
 

mac

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7. Wie misst man Abstände (Erde-Stern) generell? also ich stell mir das ziemlich heikel vor, wenn man im Grunde immer nur einen winzigen lechtenden Punkt sieht ! Kommt hier das Hertz-Russell-Diagr. zum Einsatz, also die Abhängigkeit der Lichtintensität - Farbklasse? aber bei vielen Farbklassen gibt es ja mehrere Typen mit unterschiedlichen Helligkeiten. Wie unterscheidet man diese? Hat jemand eine Idee?
http://de.wikipedia.org/wiki/Entfernungsbestimmung
 

mac

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Hallo Aki,

zu 1 kann ich nur die Vermutung äußern, daß Planeten mit Massen im Bereich von Uranus und schwerer, nach derzeitiger Auffassung immer Gasriesen sein müssen. Das können andere hier im Forum aber kompetenter beantworten.

Zu 2 Hauptreihensterne haben (abhängig von ihrer Metallizität und ihrem Alter) ein festes Verhältnis zwischen Oberflächentemperatur und absoluter Leuchtkraft. Die absolute Leuchtkraft bei Hauptreihensternen steht wiederum in einer (einigermaßen) festen Beziehung zu ihrer Masse.

Zu 3 Die sind alle wichtig!

Einige mir bekannte Namen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Hubble_Space_Telescope
http://de.wikipedia.org/wiki/Europäische_Südsternwarte
http://de.wikipedia.org/wiki/Paranal-Observatorium
http://de.wikipedia.org/wiki/Mauna-Kea-Observatorium
http://de.wikipedia.org/wiki/Calar-Alto-Observatorium

Die Bedeutung hat sich auch im Laufe der Jahrhunderte gewandelt. Die altehrwürdigen europäischen Sternwarten (als höchst subjektive und absolut unvollständige Auswahl: Royal Greenwich Observatory, Sternwarte Bonn, ) In London sieht man derzeit außer der Sonne am Tage und dem Mond in der Nacht wahrscheinlich nicht einen einzigen Stern oder Planeten - na ja, Venus Jupiter und Sirius schaffen es vielleicht noch so gerade durch den Lichtdom durchzuschimmern)

Das ist aber nur der optische Teil.
Radioteleskope, Gravitationswellenastronomie (immer noch in der Entwicklungsphase) gibt es auch. UV und Röntgenastronomie nicht zu vergessen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Arecibo-Observatorium
http://de.wikipedia.org/wiki/Radioteleskop_Effelsberg
http://de.wikipedia.org/wiki/Kategorie:Historische_Sternwarten_und_Instrumente
http://de.wikipedia.org/wiki/Kategorie:Bodengebundenes_Observatorium (hinter der ersten sichtbaren Seite sind noch 6 weitere mit Namen)

Reichlich Auswahl also. Die die Du schon am Namen erkennst, sind oder waren sicher ziemlich bekannt.


Kepler ist kein typisches Infrarotteleskop. http://de.wikipedia.org/wiki/Kepler_(Weltraumteleskop)

Warum man im Infrarotlicht beobachten will hast Du teilweise schon selbst aufgeschrieben. Siehe dazu auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Infrarotastronomie

Zu 5 habe ich keine Meinung, wahrscheinlich deshalb weil ich für solche Einteilungen nicht mehr im richtigen Alter bin ;)
Für mich besonders bemerkenswert war die Entdeckung, daß es Gasriesen nicht nur weit weg von ihrem Stern gibt, was wiederum für die Forschung zur Planetenentstehung und ihren Wanderbewegungen innerhalb ihres Systems von sehr großem Wert ist.

Zu 6 Den gigantisch großen Entfernungen zu diesen Exoplaneten. http://de.wikipedia.org/wiki/Interstellare_Raumfahrt
Wenn man z.B unser Sonnensystem bis zur Plutobahn (Pluto ist seit zwei Jahren per 'Dekret' kein Planet mehr) auf einen Gartentisch zeichnet, dann ist die Sonne ein Krümel von 0,14 mm Durchmesser, die Erdbahn ein Kreis mit 3 cm Durchmesser und Alpha Centauri (unser nächster Nachbarstern) gut 4 km weit weg im Nachbarort. Menschen waren in diesem Maßstab erst 0,04 mm weit von der Erde entfernt und arbeiten seit Jahrzehnten an dem Problem die 7 mm bis zur Marsbahn (wenn auch auf einer rund 10 cm langen Strecke) zurückzulegen. Die Voyager und die Pioneersonden sind derzeit zwischen 1,1 und 1,6 m weit von der Tischmitte entfernt.

Herzliche Grüße

MAC
 
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aki

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vielen Dank MAC!

Wenn die nächste Frage auftaucht melde ich mich hier wieder.

Falls jemand noch weiß, wie man genau die Dichte, also das Volumen eines Planeten berechnet, bitte hier posten!

danke imvoraus,
aki
 

jonas

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Hi aki

Ich habe hier eine Dissertation gefunden: Christine Bounama zur Erlangung des Grades Dr. rer. nat. in der Wissenschaftsdisziplin Astrophysik, 4.10.2007 (link)

Auf Seite 43ff (Abschnitt 3.2.1) wird über die Masse-Radius Beziehung geschrieben mit einigen Querverweisen zu Literatur.

PS: Einer der Zitierten Artikel von Selsis ist hier: http://arxiv.org/ftp/astro-ph/papers/0701/0701608.pdf
Habe jetzt die schon hier geposteten links nicht überprüft, kann also sein, daß Du es schon kennst.
 
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aki

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Danke Jonas!

Diese Doktorarbeit finde ich sehr umfangreich und detailliert und trifft das Thema sehr genau. Ich versuche mich da gerade einzulesen, was mir aber ehrlich gesagt etwas schwer fällt da sie mir als nicht-experten etwas zu fachlich wirken. Das trifft mehr oder weniger leider auch für die meisten Schriften auf arxiv.org zu.

Das es ja nur ein Kurzreferat wird, würde es ja ausreichen wenn man oberflächlich bleibt und einfach nur 2-3 Sätze zu jedem Stichpunkt aussagt. Könnte mir vielleicht jemand in wenigen, einfachen Worten (gerne banal) nochmal ein paar Sätze sagen, wie

1. man die Dichte (das Volumen) eines Exoplaneten bestimmt.

2. warum massereichere Planeten (ab welcher Masse?) immer Gasriesen sind.

3. man chemische Rückschlüsse zieht.

alles andere hat sich denke ich dank MAC geklärt (vorerst :)) und sorry dass ich trotz hervorragender Quellen immer noch Fragen stelle
 

Lina-Inverse

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Eine grobe Teilantwort auf deine Fragen, mac kann dazu sicher noch feinere Details nennen:

Zu 1: Für Planeten die keine Gasriesen sind, kann man die Dichte meines Wissens nach nicht bestimmen, nur schätzen (man müsste die Zusammensetzung kennen). Bei den Gasriesen dagegen wird der Radius vorwiegend von der Masse dominierend bestimmt, d.h. man kann den Radius direkt aus der Masse errechnen. Dazu gibt es eine Faustformel im Wiki-Artikel über Braune Zwerge. Der Radius von Gasriesen variert auch nicht so gewaltig (weniger als eine Grössenordnung), wenn man ein bis zwei Augen zudrückt haben also alle Gasriesen in etwa den Radius von Jupiter :)

Zu 2: Ab einer bestimmten Masse ist der Planet in der Lage die leichten Gase (Helium, Wasserstoff) zu halten. Er wird daher bei seiner Entstehung grosse Mengen dieser Gase akkretieren und wird dadurch zwangsläufig zum Gasriesen (da He und H die mit grossem Abstand häufigsten Elemente sind). Die genaue Massegrenze dafür kenne ich nicht, sie dürfte sich aber, nach den "Beispielen" in unserem Sonnensystem zu urteilen, irgendwo zwischen 5-10 Erdmassen bewegen.

Zu 3: Rückschlüsse auf die Zusammensetzung bei Gasriesen kann man sehr grob wieder über die Masse ziehen (H/He3/He4-Verhältnis). Um spezifische Verbindungen/Elemente nachzuweisen muss es möglich sein das Spektrum des Planten aufzunehmen - darin kann man dann nach den Emissions- oder Adsorptionslinien suchen (Man kann so chemische Rückschlüsse auf die Atmosphäre bzw. Oberfläche ziehen).

Gruss
Michael
 

aki

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Hallo Michael,

vielen Dank für deine Antwort!

Zu 2: Absolut logisch, wieso bin ich nicht selber darauf gekommen!

Zu 3: Alles klar. Also kann man das sozusagen nur durch die Methoden -Direkte Beobachtung, -Transit oder -Gravitational Microlensing erreichen. Müsste ich so richtig verstanden haben, oder?

Zu 1: Wenn man die Zusammensetzung kennt, kann man die Dichte des Planeten schätzen, absolut richtig. Aber um genau zu sein, wollte ich wissen wie man die Zusammensetzung über die Dichte erfährt :) Wenn die Dichte des Planeten von der Dichte von flüssigem Wasser nicht allzu stark abweicht, kann man angeblich vom Vorhandensein von flüssigem Wasser ausgehen und irgendwo hatte ich gelesen, dass das anscheinend (bei Gliese 581d ?) der Fall sein soll. Aber wie hätte man das dann bei dem bestimmen können, da er kein Transitplanet ist?

Geht der Weg der Bestimmung der Zusammensetzung eines Planeten über seine Dichte also nur, wenn man seine Größe "sieht", also bei direkter Beobachtung oder Transit. ?
 
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