Habitable Zone

Macoy

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Hi,


Wie berechnet sich eigentlich die Habitable Zone um einen gegebenen Stern ?
Welche Variablen gehen da ein ?
 

Bynaus

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Dazu hab ich mal einen Artikel auf meiner Webseite geschrieben:

http://www.planeten.ch/?content=Artikel:_Die_Suche_nach_der_zweiten_Erde

Kurz zusammengefasst, lässt sich die bewohnbare Zone so berechnen:

Innere Grenze = a * (Masse des Sterns in Sonnenmassen)^2
Äussere Grenze = b * (Masse des Sterns in Sonnenmassen)^2

a ist, je nach Schätzung, 0.5 bis 0.97
b ist, je nach Schätzung, 1.37 bis 2

Wobei, hier muss man sagen, das hängt "eigentlich" noch von ganz anderen Variablen ab, z.B. von der Grösse des Planeten: je grösser er ist, desto vulkanisch aktiver ist er (bei einem terrestrischen Planeten), desto mehr CO2 ist in der Atmosphäre. Dann hängt es auch vom Anteil der Landmasse an der Oberfläche ab (Gesteinsverwitterung bindet CO2 aus der Atmosphäre), etc etc.

Aber ganz vereinfachend kann man die oben genannte Formel schon anwenden.
 

Michael Johne

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Hallo!

Bynaus, wie du bereit erwähntest, ist deine Formel sehr einfach, aber auch nicht sehr genau. Der innere & äußere Grenze und somit die "Dicke" (= a-b) der Bewohnbaren Zone vergrößert sich mit der Masse des Sterns. Bei einem Riesenstern müsste praktisch es eine riesige Bewohnbare Zone geben, wo es die besten Chancen für mögliches Leben gibt. Doch gerade bei Riesensterne kann es nicht der Fall sein.

Ich stelle hier einmal ein etwas genaueres Modell für die Bewohnbare Zone vor, welches ich auch für EXO-DB verwende:

- Wenn Sternmass < 1.0 Dann Leuchtkraft = 1.75*(Sternmasse-0.1)+3.325 ansonsten leuchtkraft = 0.5*(2.0-Sternmasse)+4.4;
- Leuchtkraft = Sternamsse hoch Leuchtkraft
- Äußerer_Rand = 1.1*(Wurzel(Leuchtkraft)+0.5)*(149.6) in AE
- Innerer_Rand = 0.93*(Wurzel(Leuchtkraft)+0.5)*(149.6) in AE

Die Werte 1.1 und 0.93 können aber je nach Sterntyp variieren.

Tschau!
 

Bynaus

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Bei einem Riesenstern müsste praktisch es eine riesige Bewohnbare Zone geben, wo es die besten Chancen für mögliches Leben gibt. Doch gerade bei Riesensterne kann es nicht der Fall sein.

Das stimmt schon - beides. Dass Riesensterne nicht "bewohnbar" sind, hängt natürlich mit ihrer kurzen Lebensdauer zusammen. Würden sie jedoch länger leben, wären sie der Ort, an dem man am ehesten nach Leben ausschau halten müssten, denn der Bereich, in dem Wasser flüssig bleiben kann (0 - 100° C) ist hier (räumlich gesehen) am grössten.

Die von mir vorgestellte Formel leitet sich direkt aus physikalischen Formeln ab (wie etwa dem exponentiellen Abfallen der Strahlung mit der Entfernung).

Woher leitet sich deine Formel ab?
 

Michael Johne

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Hallo!

Woher leitet sich deine Formel ab?

Aus einer der verschiedenen Versionen von ACCRETE, die ich als Vorlage benutzte.

Zur Berechnung des Inneren & Äußeren Abstand der Bewohnbaren Zone habe ich als Quellen eine bestimmte Version von ACCRETE benutzt. Welche Version es jetzt genau war, ist mir leider entfallen. Ich habe aber mal nachschauen...

Tschau!
 

Bynaus

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- Wenn Sternmass < 1.0 Dann Leuchtkraft = 1.75*(Sternmasse-0.1)+3.325 ansonsten leuchtkraft = 0.5*(2.0-Sternmasse)+4.4;

Insgesamt scheinen mir diese Formeln aber etwas gar... empirisch. Woher kommen die Zahlen (schon klar, aus ACCRETE, aber ich meine, welche Physikalische Relevanz haben sie)? Warum soll es einen qualitativen Unterschied geben, ob die Sternmasse kleiner als die Masse der Sonne (!) ist oder nicht? Warum soll die Leuchtkraft jeweils linear von der Sternmasse abhängen? Die Leuchtkraft lässt sich ja bekanntlich aus L=M^3.5 berechnen - das heisst, sie hängt prinzipiell exponentiell von der Masse ab. Für bereiche wo L~1 ist, ok, dort stimmt die lineare Gleichung annähernd. Aber weit darüber und darunter ist sie falsch.

Die Werte 1.1 und 0.93 können aber je nach Sterntyp variieren.

Dazu kommt, dass man damit wieder nichts aussagen kann, man muss nämlich diese Werte irgendwo nachschlagen können...

Ich denke immer noch, dass man für eine grobe Abschätzung besser die exponentielle Formel nimmt.
 

Emil

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@Bynaus:
Ich habe den Artikel auf deiner Webseite nur überflogen und finde ihn sehr interessant! Lediglich die eigenwillige Darstellung von Formeln macht das Lesen unnötig schwer.

Du lotest zwar die physikalischen Grenzen der bewohnbaren Zone aus, doch bleibt die Argumentation - wie so oft - an der irdischen Lebensvorlage haften. Obwohl Wasser extrem wichtig ist und aus einem Stoffwechselprozeß nicht wegzudenken, so hat es ja schon Ideen gegeben, das Leben auf völlig anderer Chemie zu begründen, z.B. auf Ammoniak, Silizium. Dies wären halt "chemische Extremmöglichkeiten". Außerdem würde ich der Exzentrizität der Planetenbahn einen etwas geringeren Stellenwert geben, denn der Planet könnte doch zeitweise die Habilitätszone verlassen und wieder zurückkehren, ohne daß das Leben per se Schaden davon nimmt?

Wenn sich jemals extraterrestrisches Leben nachweisen lassen sollte, so glaube ich, daß wir noch ungeahnte Überraschungen erleben würden, die unsere menschliche Phantasie schlichtweg sprengen...
 

Michael Johne

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Hallo!

Du hast womöglich recht, dass die Formeln empririsch sind. Ich habe sie mehr oder weniger nur aus einer der verschiedenen Versionen von ACCRETE übernommen und in EXO-DB2 eingebaut -> und leider nicht auf den physikalischen Hintergrund geachtet. :(

Allerdings zeigte sich nach meiner Ansicht bei der Implementierung dieser Formeln in EXO-DB2 1.6, dass sich die HZ nun besser verhält, als noch in Versionen > 1.5. Denn da kam es in seltenen Fällen zu kuriosen Darstellung.
Du kannst ja es bei Gelegenheit einmal testen & deine Meinung äußern. ;)

Tschau!
 

Bynaus

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@Emil: du hast schon recht. Aber wir kennen nun mal nur erdähnliches Leben - wenn wir nach Leben suchen, suchen wir zunächst einmal nach einer Art von Leben, die uns ähnlich ist. Das mag falsch sein - aber angsichts dessen, dass wir sonst gar nichts wissen, ist es der vernünftigste Weg - zumindest wissen wir, dass Leben SO entstehen KANN...

@Michael: ich hatte halt eher den "physikalischen Ansatz". Trotzdem wäre es interessant zu wissen, ob die Formeln aus ACCRETE einen realen Hintergrund haben, ob sie z.B. die physikalischen Formeln in einem bestimmten Bereich annähern oder nicht.
 

Michael Johne

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Hallo!

@Michael: ich hatte halt eher den "physikalischen Ansatz". Trotzdem wäre es interessant zu wissen, ob die Formeln aus ACCRETE einen realen Hintergrund haben, ob sie z.B. die physikalischen Formeln in einem bestimmten Bereich annähern oder nicht.
Hm, vielleicht gibt es auch einen "physikalischen Ansatz", der so in dieser Weise nicht ersichtlich ist... :confused:

Tschau!
 

Bynaus

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Ein neuer Exoplanet innerhalb der habitablen Zone seines Sterns wurde entdeckt:

http://www.planeten.ch/?name=HD28185_b

Er hat eine Masse von 2.5 Jupitermassen, umkreist seinen Stern aber auf einer nicht so exzentrischen (e=0.14) Bahn. Die Temperaturen (ohne Treibhauseffekt) auf einem allfälligen erdähnlichen Mond dürften sich im Bereich von -15 bis +26° bewegen.
 

galileo2609

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Hallo Bynaus,

kleine Korrektur, der neue Planet ist HD 73526 c, als zweiter Planet in dem bereits 2002 entdeckten System: http://www.planeten.ch/?name=HD73526_c

Interessant ist auch, dass dieser Planet c ziemlich exakt in einem Orbit kreist, den P. C. Gregory in einer Sekundäranalyse der RV-Daten von 2002 als wahrscheinlichste Bahn für das Ein-Planet-Modell berechnet hat: http://www.journals.uchicago.edu/ApJ/journal/issues/ApJ/v631n2/61891/brief/61891.abstract.html

Sehr interessantes System.

Grüsse galileo2609
 

Bynaus

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Ach ja, dumm. Das meinte ich eigentlich. Ich hatte in einem anderen Forum den HD28185_b noch eingefügt und ihn noch in der Zwischenablage. Der neue Planet ist natürlich der, den du verlinkt hast.

Was die Analyse angeht, kommt das wohl davon, dass der Planet in einer 2:1 Resonanz zum nächstinneren Planeten steht.
 

galileo2609

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Ja, die Resonanz macht das mit Sicherheit bei diesem Analyseansatz aus. Das zeigte sich ja auch bei dem errechneten Planeten HD 208487 c: http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=394

Ich muss mal sehen, dass ich das Gregory-paper zu HD 73526 irgendwo auftreibe. Dieser neue Planet macht mich da doch wieder neugierig. Ich bin die nächsten drei Tage nicht da, schaue aber zu, dass ich die Daten mobil dabei habe. :) // EDIT: Link zum Gregory-paper:http://www.physics.ubc.ca/~gregory/papers/HD73526.pdf

Grüsse galileo2609
 
Zuletzt bearbeitet:

ryan

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ich frage mich manchmal, warum wir uns immer auf die Suche nach Leben, das dem unseren ähnlich ist, begeben...

klar, es ist schwer andere Lebensformen zu entdecken, wenn man keinen Ansatzpunkt hat und nicht weiß, wonach man suchen soll. Da ist es sicherlich schwierig, nach etwas anderem zu suchen.
Aber dennoch ist es doch so, dass es durchaus nicht so sein muss, dass außerirdische Lebensformen (falls es sie den gibt) den irdischen ähnlich sein müssen, oder? Vielleicht sollte man die Suche nicht nur auf uns ähnlichen Lebensformen, sondern auch auf ganz andersartige erweitern, auch wenn das sehr schwer ist.

Aber wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich Leben auf anderen Planeten in anderen Sonnensystemen genau so oder zumindest sehr ähnlich wie bei uns entwickelt hat?

mfg ryan
 

galileo2609

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ryan schrieb:
ich frage mich manchmal, warum wir uns immer auf die Suche nach Leben, das dem unseren ähnlich ist, begeben...
klar, es ist schwer andere Lebensformen zu entdecken, wenn man keinen Ansatzpunkt hat und nicht weiß, wonach man suchen soll.

Ich würde das relativ flexibel sehen. Das ursprüngliche Konzept der stellaren habitablen Zone ist eben einfach der Bereich, der aufgrund der stellaren Leuchtkraft ein reaktionsfreudiges Temperaturumfeld auf einem Planeten ermöglicht.

Inzwischen ist aber dieses Konzept in der Diskussion, nicht zuletzt aufgrund der Befunde in unserem eigenen System. Da sind ja durchaus planetare habitable Zonen in der Diskussion, z. B. der aufgrund der Gezeitenkraft des Jupiter-Systems ev. vorhandene Ozean auf Europa.

Grüsse galileo2609
 

ralfkannenberg

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galileo2609 schrieb:
stellaren habitablen Zone
planetare habitable Zonen
Ausgezeichnete Systematik, gefällt mir sehr gut :)

Zumal da auch ein Unterschied zum Ausdruck kommt - während bei der stellaren habitablen Zone ja die Energiequelle eines stellaren Objektes zur Geltung kommt, ist es bei einer planetaren habitablen Zone vor allem die Gezeitenwirkung, die eine Aufheizung bewirkt.

Natürlich könnte man sich auch noch auskühlende Sterne als habitable Zone vorstellen.

Freundliche Grüsse, Ralf
 

Miora

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Leben auf Gasriesen?

Ich kann mir Gasriesen nach wie vor nicht vorstellen... (und versuche es dennoch)

Irgendwie ein Planet bedeckt aus flüssigem Wasserstoff und Helium. Allerdings ohne ganz scharfe Phasengrenze zwischen Atmosphäre und Planet. Doch was ist in dem Ozean? Ballen sich die anderen Elemente/Verbindungen zu Inseln/Agglomeraten zusammen?

Und speziell bei HD 73526 c:

Hat ein so sonnennaher Jupiter viel mehr schwere Elemente? Wie mag der Wasseranteil sein?

Gruss,
Miora
 
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