Inhoud                                                                   1. Leven buiten de Aarde?                        ...
FlammarionSeth Shostak werkt bij hetSETI instituut in MountainView, Californië.SETI luistert naar de radiosignalen van mog...
Astrobiologie                                                    Biologie - Sociologie• Om vraag 2 te kunnen beantwoorden ...
De ontdekte planeet om de ster 51 Pegasi               De ontdekkers en hun mededingers                                   ...
Bewegingen en Radiele snelheden Zon                            Doppler effectPeriodiek Doppler effect door baanbeweging   ...
‘Foto’ van een planeet                                                                                     Planeet ‘verdui...
Een fantasie-stad op een exoplaneet               4. Science fiction                                                      ...
Diverse auteurs                                                 Een zandworm in Dune• Hoyle: een passerende interstellaire...
Bewoonbare zones                                                                                      Ook de Melkweg stelt...
Intelligentie?                                                           Sneeuwbal Aarde  • Buitenaards leven lijkt heel w...
Een andere mogelijkheid zou zijn om de sterke               absorptie door chlorofyl te meten                             ...
Gaia satelliet, een tekening                         Toekomst• Gaia zal vliegen vanaf 2013 (?) en miljarden sterren meten ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Exoplaneten cursus 24jan2011

750 views

Published on

Informatie over planeten buiten ons zonnestelsel

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
750
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
7
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Exoplaneten cursus 24jan2011

  1. 1. Inhoud 1. Leven buiten de Aarde? 2. De vergelijking van Drake Astronomie Cursus 3. Exoplaneten opsporen Het Jacobijnenhuis 4. Science fiction Winsum, jan-mrt 2011: 5. Leven op exoplaneten? 6. Ruimtemissies om exoplaneten te vinden - Exoplaneten - Paul Wesselius, 24 januari 201125-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 1 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 2 Achtergrond Informatie• Hallo is daar iemand, Govert Schilling, CD luistercollege, Luisterwijs,• Cosmic Company, The search for Life in the Universe, Seth Shostak & Alex Barnett, Cambridge University Press, 2003 Leven buiten• The Extraterrestrial Debate 1750 – 1900, M.J.Crowe, Dover, New York• Intelligent Life in Space, F. Drake, MacMillan, New York, de Aarde? 1962• An Introduction to Astrobiology, Iain Gilmore en Mark Sephton, Cambridge University Press, 2003• Diverse websites: http://exoplanet.eu/; http://www.planetary.org/home/; http://planetquest.jpl.nasa.gov/index.cfm; http://wps.aw.com/aw_bennett_liu_2/;25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 3 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 4 Fantasie-buitenaardse wezens lijken vaak op mensen25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 5 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 6 1
  2. 2. FlammarionSeth Shostak werkt bij hetSETI instituut in MountainView, Californië.SETI luistert naar de radiosignalen van mogelijkebuitenaardse intelligentiesSeth meent dat we naarintelligente robots moetenuitkijken Flammarion schreef veel populaire werken over astronomie, o.a. Astronomie populaire in 1925: hij had het ook over buitenaardse wezens 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 7 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 8 Hoeveel intelligente beschavingen zijn er? De vergelijking van Drake (1961) in verkorte vorm: Aantal beschavingen = NLP x fleven x fciv x fnu NLP = aantal bewoonbare 2. De vergelijking van Drake planeten fleven = fractie planeten met leven fciv = fractie planeten met beschaving fnu = fractie met nog bestaande beschavingen Drake bespreekt zijn vergelijking; uit de Christian Science Monitor van 16/8/10 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 9 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 10 Onderzoek naar deze vragen? Sterrenkunde factor van Drake vergelijking 1. Aantal planeten: Sterrenkunde • NLP = Rs x fp x n 2. Fractie met leven: Astrobiologie • Rs = stervormingssnelheid 3. Fractie met beschaving: Biologie/Sociologie • fp = fractie van deze sterren met planeten 4. Nog bestaande beschavingen: Sociologie • n = aantal aardachtige planeten per zonnestelsel • Astronomen zullen vraag 1 binnen 10 jaar beantwoord • Rs is makkelijk uit te rekenen. Dat doen we in slide 16. hebben. Ze zijn al een heel eind op weg --- sinds 1995!! • Sinds 1995 is het bekend dat er planeten rond andere • De nieuwe wetenschapstak ‘Astrobiologie’ is de laatste 10- sterren bestaan; eerder niet!!! 15 jaar opgebloeid. Eén van de hamvragen is: wat is leven • Vele honderden astronomen en technici (ontwerpen en eigenlijk? bouwen de instrumenten) zijn met dit onderwerp bezig. • Antwoord op beide laatste vragen is nog ver weg. Science • Hoeveel planetenstelsels er bestaan en hoeveel aardachtige fiction geeft wellicht wat mogelijkheden aan. planeten er zijn zal – naar mijn optimistische schatting – in de komende 10-20 jaar bekend worden 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 11 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 12 2
  3. 3. Astrobiologie Biologie - Sociologie• Om vraag 2 te kunnen beantwoorden is een nieuwe • Iets zinnigs zeggen over de laatste 2 vragen van Drake is wetenschap ontstaan: astrobiologie, bestaande uit moeilijk. Daar wordt wel al sinds lange tijd over nagedacht. astronomie, biologie, fysische geografie, atmosfeer fysica. • Een paar voorbeelden:• De astrobiologie moet (o.a.) de volgende vragen o In 1277 zei de bisschop van Parijs, Etienne Tempier, dat beantwoorden: God meerdere werelden geschapen moet hebben; o Wat is leven? anders zou Zijn macht wel heel beperkt zijn! o Welke planeten zijn geschikt voor – eencellig – leven? o Giordano Bruno (2e helft 16e eeuw) geloofde in vele o Hoe vind je (eencellig) leven op geschikte planeten? Zonnen met vele bewoonde planeten. o Welke (aardachtige?) planeten zouden geschikt zijn voor o De geestelijke Thomas Dick zei in 1837 dat er 22 miljard meercellige wezens? intelligente wezens voorkwamen in het heelal• In hoofdstuk 5 gaan we uitvoeriger in op de kennis die o Camille Flammarion, midden 19e eeuw, beschreef reeds verworven is door de astrobiologie allerlei soorten buitenaardse ‘mensen’: met meer zintuigen, andere sexen, onsterfelijk, enz.25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 13 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 14 Fermi paradox Hoeveel sterren worden er geboren per jaar?• De natuurkundige Enrico Fermi zei: Als er veel intelligent • Heelal bestaat precies 13,7 miljard jaar leven in de melkweg zit, waarom melden ze zich dan niet? • Na ongeveer 1 miljard jaar ontstonden er melkwegstelsels• Mogelijke oplossingen van deze paradox: o Ze zijn er niet; dan zou de mensheid uniek zijn in het • ‘Onze’ Melkweg ontstond wellicht 10 miljard jaar geleden universum o We zien ze niet; dat vind ik heel plausibel; we zoeken • Het aantal sterren in onze Melkweg is ongeveer 300 miljard eigenlijk naar andere mensen en is dat wel juist o Zij bestuderen ons zonder dat we dat merken; de mensheid is een nieuwkomer met de vereiste • Dus: 300 miljard sterren gevormd in 10 miljard jaar; dat technologie voor communicatie; als er anderen zijn met betekent gemiddeld zo’n 30 per jaar een vergelijkbare technologie zullen die veel verder gevorderd zijn • Tegenwoordig worden er minder sterren gevormd dan in o Shostak heeft gelijk: er zijn alleen intelligente robots het verleden: 7 per jaar25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 15 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 16 (Geringe) beweging centrale ster door planeet • Heel belangrijk voor ontdekking exoplaneten is dat planeten niet echt om hun ‘Zon’ draaien, maar dat ster + planeet draaien rond een gemeenschappelijk massa 3. Exoplaneten opsporen zwaartepunt. • Aarde-Zon zwaartepunt ligt op 450 km van het centrum van de Zon. Deze heeft een straal van 700.000 km. • Het is dus een heel goede benadering om te zeggen dat Aarde rond de Zon draait. • Alleen Jupiter en de Zon draaien om een massa zwaartepunt net buiten de Zon (740.000 km). • Deze ‘reflex’ ster beweging – meestal zeer gering – vinden is de eerst toegepaste techniek • In het bijbehorende tekst document verricht ik enige berekeningen, die wellicht sommigen onder u kunnen bekoren.25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 17 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 18 3
  4. 4. De ontdekte planeet om de ster 51 Pegasi De ontdekkers en hun mededingers S n el hDe ontdekkers van een planeet Geoff Marcy en Paul Butler eiom 51 Peg in 1995: Michel zochten naar ‘Jupiters’ met dMayor en Didier Queloz omloopperioden van enkele jarenMayor en Marcy kregen in 2005 de ‘Shaw’ prijs van 1 million $ in Hongkong Fase 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 19 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 20 Exoplaneten vinden 51 Pegasi-b t.o.v. de Aarde Een planeet kan gevonden worden door: • De minimale beweging van zijn moederster: doe zeer nauwkeurige snelheids of aankomsttijd metingen: o De snelheidscomponenten naar ons toe en van ons weg: ‘Doppler effect’ o De snelheidscomponenten in het hemelvlak: ‘astrometrie’, o Aankomsttijden van pulsar signalen • Rechtstreekse meting van de weerkaatste straling • Planeet trekt voor moederster langs: moederster wordt 51 Pegasi-b regelmatig een heel klein beetje zwakker • Licht van ‘verre’ ster kan door ster dichterbij – exact op zijn pad – versterkt worden; planeet kan extra versterken gedurende een paar dagen: gravitatielens 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 21 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 22 Gevonden exoplaneten per 24 jan 2011 Doppler effect 518 exoplaneten gevonden op 24 januari 2011: • 483 planeten door regelmatige bewegingen van de Doppler verschuiving door Doppler ster beweging moederster te registreren, formule: • 10 planeten rond pulsars ∆λ/λ = v/c • 14 planeten door een plaatje te maken, • 114 planeten, doordat de moederster een beetje Bekend van geluid: Onzichtbare verduisterd werd door een planeet die er over heen planeet beweegt langskomende trein • 11 planeten door tijdelijke sterflux toename, veroorzaakt door gravitationele lens • De som is groter dan 518 omdat diverse planeten door verschillende meetmethodes zijn gevonden. 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 23 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 24 4
  5. 5. Bewegingen en Radiele snelheden Zon Doppler effectPeriodiek Doppler effect door baanbeweging ⇒ radiele snelheidskromme 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 25 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 26 Doe directe waarnemingen in het infrarood MZ van zonnestelsel beweegt doordat de planeten van plaats Zon veranderen 1 miljard 1 miljoen Aarde infrarood 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 27 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 28 Planeten vinden bij een ster is als een vuurvliegje zien bij een vuurtoren Het vuurvliegje 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 29 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 30 5
  6. 6. ‘Foto’ van een planeet Planeet ‘verduistert’ ster 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 31 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 32 Planeet trekt over HD209458 (Hubble Space Telescope) HD 209458 en zijn planeet De planeet loopt in 3,5 dagen rond zijn ster; Enorme is 6100 K warm; nauwkeurigheid is 1,3 keer zo groot als Jupiter, maar weegt 0,66 Mjup; De planeet verdampt 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 33 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 34 Overgang Venus over Zon op 8 juni 2004 Gravitatielens versterking Juan CarlosCasado namdeze foto inBarcelona.Slechts 0,1 %van de Zon isverduisterd.Volgendeovergang op6 juni 2012;daarna pasweer op 11dec 2117. 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 35 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 36 6
  7. 7. Een fantasie-stad op een exoplaneet 4. Science fiction Zie: gamespot.com25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 37 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 38 Ursula Le Guin Fantasie reizen door de ruimte• Sociologische verkenningen• Alle ‘mensen’ hermafrodiet• Een echte communistische maatschappij zonder corruptie• Eenvoudig in een bos leven zonder gebruik te maken van de technologie• Aarde teruggevallen tot barbarisme• Hoofdthema: ook op andere planeten leven ‘mensen’ met wat andere eigenschappen Zie: gamespot.com25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 39 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 40 Isaac Asimov Een robot van Asimov• Ontwikkeling van robots• Robothersens zo geprogrammeerd dat de robots altijd de mens blijven respecteren• Ontwikkeling van leven op andere planeten, met veel robots, mensen leven ver van elkaar, worden 400 jaar oud, alles steriel• Buiten de tijd leven en de geschiedenis ‘repareren’: kleine aanpassingen kunnen grote gevolgen hebben• De ‘Foundation’ boeken, psychogeschiedenis: voorspellen van gebeurtenissen van heel grote groepen; First en Second Foundation als er toch iets mis gaat25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 41 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 42 7
  8. 8. Diverse auteurs Een zandworm in Dune• Hoyle: een passerende interstellaire wolk heeft intelligentie• Arthur Clark: reis naar andere planeten met ingevroren bevruchte eieren; robots broeden die uit als er een aardige planeet lijkt aan te komen• Arthur Clark: 2001: A Space Odyssey: gevecht tussen mens en intelligente onboard computer• Orson Scott Card: Ender’s Game: volgens een Top 100 lijst de beste science fiction roman; gevechten met de Formics, een insecten ras van elders; nogal gewelddadig• Frank Herbert: Dune; thema: door extreme ontberingen leer je goed vechten; zal wellicht waar zijn• Douglas Adams: Hitchhiker’s guide to the Galaxy: wegens de reislust van de melkwegbewoners moet de Aarde verwoest worden: een melkweg-vierbaansweg moet daar liggen25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 43 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 44 2 boekomslagen van Hamilton Peter Hamilton• Hoofdthema’s: eeuwige leven, reizen door de ruimte sneller dan het licht via wormgaten, allerlei andere melkwegbewoners tegenkomen• Duidelijke evolutie bij Hamilton zelf• Andere intelligente wezens zien er heel anders uit en denken heel anders, meestal onbegrijpelijk• Veel natuurkunde die we nog niet kennen is mogelijk: b.v. een ster tot een nova uitbarsting brengen• Als een mens lang genoeg geleefd hij kan hij opgenomen worden in een collectief bewustzijn; dat bewustzijn is de eigenlijke heerser over de wereld• Soort volk vergelijkbaar met mieren. Werkers denken nauwelijks zelf, koloniseren werelden en verwoesten daar alles wat ze niet nodig hebben. Centrum MW slokt melkweg op Uitbuiten van kolonies25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 45 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 46 Bewoonbare Zone van ons eigen zonnestelsel 5. Leven op exoplaneten? Aarde Zie: http://www.star.le.ac.uk/edu/Extrasolar.shtml25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 47 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 48 8
  9. 9. Bewoonbare zones Ook de Melkweg stelt zijn grenzen In later leven van een Melkweg ontstaat er een groene zone met genoeg zware metalen, weinig supernovae en genoeg afstand tussen de sterren Pas geboren: benodigde zware metalen alleen in centrum, maar daar veel supernovae ⇒ gevaarlijk (rood) Zie: www.centauri-Zie: atoc.colorado.edu/.../2007/04/gliese581c.jpg dreams.org/?p=428 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 49 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 50 Biologische factoren Kans op ontstaan (intelligent) leven? • Voorwaarden voor leven: • Op Aarde is leven snel begonnen ⇒ Drake factor fleven ~ 1?? o Elementen zoals H, C, N, O • Vinden van leven op Mars, of één van de manen van Jupiter o Vloeibaar water of Saturnus zou twee voorbeelden opleveren ⇒ fleven = 1. o Energiebronnen (chemisch, warmte, sterlicht, …) o Primitieve organische materialen, zoals aminozuren • Intelligentie kan evolutionair voordeel zijn o Chemische reacties moeten mogelijk zijn om complexe • Hersenen zijn echter groot en hebben veel energie nodig moleculen op te bouwen • Er is weinig nodig voor zien, bewegen, hand-oog coördinatie o Manen/magneetvelden/vulkanisme? • Zal de stap naar mensen snel gezet worden? o In rustig stukje Melkweg zitten o …. Nog diverse voorwaarden vergeten?? 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 51 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 52 Beschaving Technologische beschaving • De onze is slechts 60 jaar oud! • Een aspect van beschaving kan zijn ontwikkelen van • Andere civilisaties zullen vrijwel steeds verder gevorderd technologie zijn, tenzij we op het punt van zelf-destructie staan • Egyptenaren, Chinezen ontwikkelden geen technologie in • Als anderen al duizenden of zelfs miljoenen jaren bestaan duizenden jaren zijn ze zelfs heel veel verder. • Toch hadden zij een hoog niveau van beschaving • Hun interesse in ons zou vergelijkbaar kunnen zijn met • Vormen mieren en bijen een beschaving? onze interesse in insecten. • Meeste soorten die ooit op Aarde leefden zijn uitgestorven • Zou de mens hierin speciaal zijn? • Als je een andere ster kunt bereiken kun je de gehele • Hoe lang duurt de menselijke technologische beschaving? Melkweg koloniseren in paar 100 miljoen jaar, snelheid is • Kunnen communiceren via radio signalen gaat (helaas) dan een bescheiden 0,001 c = 300 km/sec = 1 miljoen samen met uitvinden kernwapens km/uur. • Na verspreiding naar andere planeten kan een beschaving • Op de heel lange duur is dit essentieel voor overleven van wellicht niet meer uitsterven door een kernoorlog de soort (moederster gaat ook eens dood) 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 53 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 54 9
  10. 10. Intelligentie? Sneeuwbal Aarde • Buitenaards leven lijkt heel waarschijnlijk 600 tot 750 miljoen jaar geleden • Maar intelligent leven? was de Aarde geheel bedekt met ijs gedurende lange periodes. Elke o Heeft er lang over gedaan op Aarde (3,5 miljard jaar) periode eindigde door een enorm o Grote maan stabiliseert de aardas broeikaseffect. o Geologie: tektoniek en vulkanen o Pas zonder ‘rampen’ zijn hersens mogelijk in de evolutie(?) Welke factor verandert? (Zie volgende plaatje) • Blijven zoeken, b.v. via SETI, ondanks FERMI paradox • Universele natuurwetten zorgen er misschien voor dat we signalen van andere beschavingen kunnen herkennen • Zoeken met radiotelescopen en naar (rode) laser signalen 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 55 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 56http://geology.fullerton.edu/whenderson/Fal201L2005/snowballearth/index.htm Zuurstof in Aardatmosfeer • Zuurstof verdwijnt in 5 miljoen jaar door reactie met vulkanische lava • Zuurstofniveau handhaven is ingewikkeld • Daarvoor is leven nodig (denken we nu) 3,2 miljard geleden steeg het zuurstofgehalte tot 2 %; het huidige niveau is 2,1 miljard jaar geleden bereikt. Wellicht konden daarna pas ingewikkelde levensvormen ontstaan? 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 57 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 58 Verwacht spectrum van exoplaneet met leven Infrarood spectrum van onze Aarde Geplande ruimtemissies (Darwin, TPF) zouden dit spectrum net Aarde is zo’n 25 oC en er is ozon, water en koolzuur kunnen meten (40 dagen meettijd, ster op 30 lichtjaar) 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 59 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 60 10
  11. 11. Een andere mogelijkheid zou zijn om de sterke absorptie door chlorofyl te meten 5. Ruimtemissies 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 61 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 62 Corot 7b is gevonden op 16 sept 2009. Hij bestaat uit ‘rots’ net als onze Aarde. Hij is wel bijna 2 keer zo groot en draait in 20 uur rond, op 2,5 Frankrijk/ESA: Corot miljoen km. Daardoor is hij 1500 graden C warm.Corot meet minuscule lichtveranderingen met een telescoopvan slechts 27 cm doorsnede.Corot is 600 kg zwaar, meet 4,1 bij2 meter. Lancering op 27 dec 2006vanaf Baikonur in Rusland. Werktnog steeds prima (jan 2011). 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 63 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 64 Planeet Kepler 10b 4,6 Aardmassa’s, Tekening van de Kepler 1,4 keer groter dan satelliet van NASA; 1,4 meter aarde, telescoop; bekijkt Op 0,017 AE, voortdurend 105 vierkante 1800 K, graden (Zon en Maan zijn een In 45 dagen rond; kwart vierkante graad). oppervlak is 1600 K 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 65 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 66 11
  12. 12. Gaia satelliet, een tekening Toekomst• Gaia zal vliegen vanaf 2013 (?) en miljarden sterren meten met een nauwkeurigheid vergelijkbaar met het zien van de pink van een astronaut op de Maan vanaf de Aarde; zo zal Gaia vele duizenden exoplaneten vinden.• Zogenaamde interferometrie missies, bestaande uit meerdere telescopen op een flinke afstand van elkaar, zouden er in moeten gaan slagen om leven op sommige exoplaneten te vinden. TPF van NASA en Darwin van ESA waren in ontwikkeling, maar zijn op zijspoor gezet.25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 67 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 68 TPF Interferometer tekening Darwin interferometer25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 69 25-1-2011 Exoplaneten, cursus Winsum 70 12

×