Der Exoplaneten - Thread

[Tordal]

Ich gehe davon aus, dass es sich um eine Mischung zweier verschiedener Methoden zur Suche und Bestimmung von Exoplaneten gehandelt hat. So weit ich weiss nutzen die Amerikaner (welche TrES-4 entdeckt haben) fast ausschliesslich die Transitmethode für die Suche nach Exoplanten. Sie hoffen also einen solchen Planeten zu entdecken wenn er vor seinem Stern vorbei zieht. Was ihnen in diesem Fall wohl auch gelungen ist.
Diese Methode ist besonders bei der Suche nach engen Begleitern (wie TrEs-4) ihrer Sonne geeignet.

Gefunden haben Mandushev und sein Team den Rekord-Planeten mit der sogenannten Transitmethode: Zieht ein Planet von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorbei, verringert sich dessen Strahlkraft kurzzeitig ein wenig (siehe Kasten). Diesen Effekt beobachteten die Forscher mit Teleskopen in den US-Bundesstaaten Arizona, Kalifornien und auf den Kanarischen Inseln.

Quelle: hier

Die Masse an sich wurde wahrscheinlich mit der Radialgeschwindigkeitsmessung (Das durch die Schwerkraft des ihn umkreisenden Planeten verursachte "Schwanken" auf uns zu und von uns weg und die daraus resultierende Verschiebung der Spektrallinien des Sterns wird gemessen und interpretiert.) errechnet. Diese wurde, so denke ich jedenfalls, angewandt nachdem man den Planeten entdeckt hatte.
Mit den Daten der Transitmessung lässt sich auch der Radius des Planeten errechnen und folglich (die Masse ist wie gesagt auch bekannt) dann auch die Dichte.
Ich lasse mich da aber natürlich auch gerne eines Besseren belehren, bin schliesslich kein Experte.

[Skymarshall]

Bei Exoplaneten kann man Dichte und Masse wie folgt bestimmen:

Mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode kann man die Geschwindigkeit des umlaufenden Planeten bestimmen: Da die Masse des Sterns hinreichend genau bekannt ist, kann aus der Orbitalgeschwindigkeit des Planeten dessen Masse und unter der Annahme, der Planet befinde sich im hydrodynamischen Gleichgewicht befindet, d.h. dass er in guter Näherung kugelförmig ist, auch sein Durchmesser und seine mittlere Dichte berechnet werden.

Das mit der Masse ist mir einleuchtend. Aber der Radius kann ja fast jede beliebige Größe haben. Die Dichte folglich auch.

Und Planeten im hydrodynamischen Gleichgewicht haben einen bestimmte Mittelwert vom Durchmesser? Also innerhalb einer bestimmten Unter/Obergrenze?

[Bynaus]

Der Durchmesser kann heute nur dann bestimmt werden, wenn der Planet vor seinem Stern durchzieht - dann kann man berechnen, wie gross die abdunkelnde Fläche sein muss, um den beobachteten Helligkeitsabfall zu erklären, und daraus berechnet sich der Radius. Für alle anderen Planeten gibt es Modelle, aber ohne direkte Überprüfung gibt es natürlich keine Chance, nachzusehen, ob man mit dieser Modellschätzung richtig liegt. Einzig bei den Transitplaneten kann man das überprüfen, und da ergeben sich auch schon die ersten Widersprüche: gerade der Planet, von dem hier die Rede ist (TrES-4) ist viel grösser, als die Modelle voraussagen. Warum das so ist, weiss man aber (noch) nicht.

[Spocky]

Zwar ein anderer Planet, aber dennoch mal erdähnlich gewesen:

Weißer Zwergstern mit ehemaligem Planetensystem

Astronomen haben einen ausgebrannten weißen Zwergstern gefunden. An sich nichts Außergewöhnliches - doch in seinem Orbit scheinen sich Reste eines erdähnlichen Planeten zu befinden. Dies lässt die Forscher wieder neue Hoffnung schöpfen, dass es überall in der Milchstraße terrestrische Planeten geben kann. Jetzt müssen wir nur noch welche finden, die sich noch nicht in Staub aufgelöst haben!

Das finde ich jetzt auch mal interessant. Leider ist von dem Planeten nicht mehr viel übrig, aber wenn es solche Planeten relativ häufig gibt, dann stehen die Chancen auch besser, außerirdisches Leben zu finden

[Bynaus]

Korrekt müsste man sagen, im Orbit des Weissen Zwergs befinden sich Asteroiden, die eine ähnliche Zusammensetzung wie z.B. erdähnliche Planeten im Sonnensystem aufweisen (mit einem Fehlerbereich, mit dem man sagen könnte, dass auch die Asteroiden des Sonnensystems eine ähnliche Zusammensetzung wie die erdähnlichen Planeten des Sonnensystems aufweisen). Der zerstörte Asteroid war nämlich ziemlich klein (ein paar km) und mit kein "Bruchstück" eines erdähnlichen Planeten (sonst würde da sehr viel mehr Material auf den Stern fallen).

[Spocky]

In wieweit besteht die Möglichkeit, dass ein Großteil der ehemaligen Planetenmasse durch die Nova des Sternes verblasen wurde und man so jetzt nur noch die kläglichen Rest übrig ist?

[Bynaus]

Gar nicht. Eine Nova ist, was die Planeten angeht, die nicht vom expandierenden Stern selbst verschlungen werden, eine mehr oder weniger harmlose Sache. Die Eismonde des Äusseren Systems verdampfen, und ein kleiner Teil der Masse der Gesteinsbrocken im Inneren System geht verloren - aber sonst ist das alles ganz harmlos.

[HiroP]

Ich schätze, hier wurde die Supernova mit der Nova verwechselt.

Bei einer Nova handelt es sich um einen Helligkeitsausbruch eines Sterns um bis zu 5 Größenordnungen gegenüber seiner ursprünglichen Leuchtkraft. Im Verlauf der Nova sprengt der Stern einen Teil seiner äußeren Hülle (i.d.R. zwischen 1/100 und 1/1000 Sonnenmassen) nach außen ab. Diese expandierenden (mit bis zu 2000 km/s) Hüllen, die aus einzelnen Verdichtungen bestehen, sind häufig als planetare Nebel mit Teleskopen zu beobachten. Innerhalb von Jahren (oder auch Jahrzehnten) kehrt der Stern zu seiner ursprünglichen Helligkeit zurück. Eine Nova endet nicht mit der Zerstörung des Sterns. Es gibt verschiedene Sterntypen, die regelmäßig Novae erzeugen, z.B. kataklysmische Doppelsternsysteme.

Eine Supernova hingegen ist eine kosmische Explosion, die sogar die Galaxie, in der sie sich befindet, an Helligkeit überstrahlt. Es gibt verschiedene Typen von Supernovae (Ia, Ib, Ic, II).
Eine Supernova entsteht durch den Kollaps des Kerns eines massereichen Sterns mit mindestens 10 Sonnenmassen, nachdem das hydrodynamische Gleichgewicht, das den Stern zuvor stabilisiert hat, nicht mehr besteht.
Als Beispiel: Eine Supernova Typ II leuchtet auf, wenn die als Folge des zentralen Kollapses entstandene Schockwelle die Sternoberfläche erreicht und diese aufheizt.
Zurück bleibt eine Sternleiche, ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch.
Eine Supernovaschockwelle ist durchaus in der Lage einen Gesteinsplaneten zumindest oberflächlich zu zerstören (nachdem er vorher durch die enorme Menge freigewordene Energie aufgeschmolzen wurde). Das der Planet wie bei Star Trek 7 auseinanderfliegt, halte ich für unwahrscheinlich. (Bynaus?).

[Bynaus]

Wenn am Ende ein Weisser Zwerg dasteht, dann ist die Hülle des Sterns schon durch eine Serie von Novae (bei der Sonne solles es dereinst vier werden) abgestossen worden. Insofern trifft die Bezeichnung "Nova" für den Prozess, der den Stern in einen weissen Zwerg verwandelt hat, schon zu.

Was das Zerreissen des Planeten angeht: Die Solarkonstante auf der Erde beträgt etwa 1367 Watt pro Quadratmeter, oder 1.7e17 Watt für die gesamte Erde. Es heisst, eine Supernovaexplosion produziert so viel Energie wie die Sonne in 10 Milliarden Jahren (siehe Wikipediaartikel), nehmen wir an, die Supernova dauert zwei Wochen, dann müssen wir diese Energie mit 10 Mrd Jahre / 2 Wochen = 260 Mrd multiplizieren, also total 4.5e28 Watt (A) während der Supernova. Um den Planeten zu sprengen, müsste man seine Masse auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigen, also 5.9e24 kg auf v=11.2 km/s bringen, was einer kinetischen Energie von m/2 * v^2 = 3.7e32 Joule (B) entspricht. Bei der Leistung der Supernova wäre diese Energie innert B/A = 8000 Sekunden erreicht. Natürlich gibts da Verluste, aber da die Supernova deutlich länger als 8000 Sekunden dauert, dürfte es ausreichen, um den Planeten zu vaporisieren... (natürlich wird die Sonne keine Supernova durchmachen, und bei einem Planeten, der einen Supernovakandidatenstern in der bewohnbaren Zone umkreist, dürfte die Energiemenge kleiner sein - aber trotzdem eindrücklich zu sehen, dass eine Supernova in der Lage ist, einen Planeten wie die Erde in 1 AU Entfernung zu vaporisieren...)

[HiroP]

Du meinst eine Verdampfung durch den kontinierlichen Strahlungsfluss der Supernova.
Die Verdampfung wäre sicherlich nicht explosiv.

Ich meinte aber das buchstäbliche Zerreissen des Planeten durch die Schockwelle.
Der Kollaps selbst vollzieht sich mit einem signifikanten Anteil der Lichtgeschwindigkeit und die Schockwelle bewegt sich ebenfalls in diesen Geschwindigkeitsgefilden.

[Bynaus]

Die Schockwelle könnte man jetzt sicher auch abschätzen, aber das ist mir jetzt zu mühsam.

[HiroP]

Genau das dachte ich mir auch.

[QoS'Ca]

Nunja, so schwer ist es nicht. Die Schockwelle kann nämlich nur aus dem weggestoßenen Gas des Sterns bestehen. Man muss nur eine Annahme machen, wie viel Gas bei einer Supernova mit einem mal weggeschleudert wird.

Ansonsten gibt es keine Schockwelle, da die Anzahl an Gasteilchen im Weltraum ja zu gering ist.

[Bynaus]

Man muss nur eine Annahme machen, wie viel Gas bei einer Supernova mit einem mal weggeschleudert wird.

Und welcher Teil davon den Planeten trifft, mit welcher Geschwindigkeit und mit welchem Druck. Ich denke nicht, dass es reicht, um den Planeten zu "zerschmettern"...

[HiroP]

Nunja, so schwer ist es nicht. Die Schockwelle kann nämlich nur aus dem weggestoßenen Gas des Sterns bestehen. Man muss nur eine Annahme machen, wie viel Gas bei einer Supernova mit einem mal weggeschleudert wird.

Ansonsten gibt es keine Schockwelle, da die Anzahl an Gasteilchen im Weltraum ja zu gering ist.

Dann mach mal, QoS'Ca!

Wie Bynaus sagt, müsste man abschätzen, welcher Teil der Wellenfront den Planeten trifft und die Druckverhältnisse innerhalb dieses Teils der Wellenfront kennen, denn insgesamt werden die sicher nicht isotrop und homogen sein.
Dann muss man (am Beispiel der Erde) abschätzen, welchem Druck Gestein standhalten kann, Kruste, äußerer Kern, innerer Kern. Man braucht Dichten, Schubmoduln und Elastizitätsmoduln. Okay, die jedenfalls sind aus der Seismik relativ gut bekannt.
Dann müssen wir sehen, wie die Druckwelle sich durch den Planeten ausbreitet.
Danach könnte man, glaube ich, sagen, wie sich eine solche Schockwelle auf einen Planeten auswirken würde.

Und welcher Teil davon den Planeten trifft, mit welcher Geschwindigkeit und mit welchem Druck. Ich denke nicht, dass es reicht, um den Planeten zu "zerschmettern"...

Insgesamt würde ich auch sagen, dass durch Strahlungsfluss und Schockwelle ein terrestrischer Planet in etwa 1 AU Entfernung durchaus einen Teil seiner Masse verlieren würde, er aber nicht zerstört würde.