Der Exoplaneten - Thread

[Skymarshall]

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.

Also diese Transitmethode. Man misst die Helligkeit einmal wenn der Planet nicht davor ist und dann wieder wenn er es ist. Der Unterschied ist dann der Helligkeitsabfall. Man kennt die Leuchtkraft und das Volumen, Oberfläche(Durchmesser) des Sternes. Wenn von der Oberfläche was fehlt leuchtet der Stern weniger - logisch.

Aber ist der Unterschied nicht extrem minimal???

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.

Worauf basieren denn die anderen Modelle? Auf der Radialgeschwindigkeitsmethode?

[Spocky]

Der Unterschied mag zwar gering sein, aber für Satelliten ist der Unterschied dennoch gut feststellbar.

Was mich am Wikipedia-Artikel stutzig macht:
Exoplanet - Wikipedia

Wie soll das mit der sekundären Bedeckung funktionieren? Ist da der Planet heißer, als die Sonne oder ist sein Strahlungsmaximum einfach so verschieden von dem des Sterns? War der Planet dann ganz verschwunden, oder was bedeutet "sekundär" in diesem Fall?

[Spocky]

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.

Wobei es da auch sehr viele unterschiedliche Bedingungen gibt. Es kommt auch auf die Klüftigkeiten an, die geologische Aktivität usw.

[Bynaus]

Aber ist der Unterschied nicht extrem minimal???

Der Jupiter hat einen Zehntel des Sonnendurchmessers, würde ihr Licht also zu 1% verringern. Das ist typisch auch für die anderen Transitplaneten: sie sind etwa so gross wie Jupiter und kreisen um einen Stern, der etwa so gross ist wie die Sonne - also beträgt der Lichtabfall etwa 1%. Das ist gut messbar. Bei sehr kleinen Sternen kann der Unterschied viel dramatischer ausfallen - ein Jupiter, der um einen kleinen Roten Zwerg kreist, könnte diesen praktisch vollständig bedecken (100% Helligkeitsabfall), da die kleinsten Roten Zwerg praktisch gleich gross wie Jupiter sind. Bloss scheint es (leider ) so, dass Jupitergrosse Planeten um Rote Zwerge selten sind... (bisher kennt man nur wenige Systeme, in denen dies der Fall ist, und kein derartiges Transitsystem)

Worauf basieren denn die anderen Modelle? Auf der Radialgeschwindigkeitsmethode?

Nein, das ist ja bloss eine Entdeckungsmethode, nicht eine Methode, um die Grösse von Planeten abzuschätzen. Die anderen Modelle basieren auf einer sogenannten "Zustandsgleichung" ("Equation of State", EOS), mit der für jede Tiefe des Planeten mit der angenommenen Zusammensetzung die Dichte des Materials bestimmt wird (in Abhängigkeit der Gravitation des darunter liegenden Materials). Das funktioniert für Jupiter und Saturn z.B. recht gut, für Uranus und Neptun muss man (verglichen mit der Planetengrösse) grosse Eis/Gestein-Kerne annehmen, damits aufgeht.

Wie soll das mit der sekundären Bedeckung funktionieren?

So lange der Planet neben dem Stern steht, wirft er dessen Licht zurück - wenn er prefekt verspiegelt wäre und "in Opposition" stehen würde (also fast exakt hinter dem Stern), genau das 1%, das er beim Vorbeizug vorne abdunkelt. Er ist nicht perfekt verspiegelt, aber er wirft einen Teil des Lichtes zurück (im Verlauf seines Umlaufs um den Stern steigt dieser Anteil, bis er während der Opposition maximal wäre, wenn ihn der Stern dann nicht bedecken würde). Wenn er dann auf seiner Bahn "hinter" dem Stern von diesem bedeckt wird, fällt dieses zusätzliche Licht plötzlich weg - das Sternlicht nimmt um einen winzigen Betrag ab. Das ist der sekundäre Transit.

[HiroP]

Wobei es da auch sehr viele unterschiedliche Bedingungen gibt. Es kommt auch auf die Klüftigkeiten an, die geologische Aktivität usw.

Hat aber bestimmt schonmal jemand modelliert. Schockwellenausbreitung durch Planeten, meine ich.

Was du meinst, spielt aber doch nur eine Rolle für die Kruste. In Mantel und Kern findet man wahrscheinlich keine Klüfte mehr. Wir sind ja hier nicht bei "The Core"

[QoS'Ca]

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.

Warum nicht? Ein Stern ist eine Kugel. Die obersten Schichten blähen sich aufgrund des inneren Drucks sphärisch aus und fallen auch sphärisch wieder zusammen. Da ist nichts, was die Schockwelle anisotrop ausdehnen lassen würde. Die asymetrischen Nebelformationen wie bei Eta Carinae kommt durch Röntgenstrahlung, die von den Polen der Sternleiche abgestrahlt werden. Diese formen die Nebel in ungewöhnliche Formen. Sternwinde von Sternleichen und andere Strahlungsquellen zerfetzen in Jahrmillionen die Gaswolken, die nach der Supernova übrig blieben.

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.

Dazu muss man sich nur verschiedene Faktoren überlegen:
Die Energie der Schockwelle trifft auf eine Fläche von der Größe des Planeten auf diesen. Abhängig vom Planetenradius trifft sie in verschiedenen Winkeln auf. Nach dem Brechungsgesetz werden sich Wellen entsprechender Energie unter dem abgeänderten Winkel durch die Planetenkruste ausbreiten. Jetzt stellt sich nur noch die Frage, wie die Wellen in den flüssigen Kern eindringen. Natürlich werden die Wellen wieder unter steilerem Winkel auf das Magma treffen. Die Frage stellt sich nur, ob die Energie noch ausreicht, um das flüssige und feste Innere des Planeten zu zersprengen, oder ob der Planet "geschält" wird.

[Skymarshall]

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

Wäre in dem Fall eine Schockwelle äquivalent zu einer Schallwelle oder kann man darunter noch etwas anderes verstehen?

Schall breitet sich ja durch Molekühlschwingungen aus. In dichteren Medien ist die Schallgeschwindigkeit sogar höher. Umgekehrt zum Licht.

Da es im Weltraum ja auch keine Schallausbreitung gibt, liegt es nahe das es dann wenn nur sehr kurzlebige Schockwellen existieren.

[HiroP]

Warum nicht? Ein Stern ist eine Kugel. Die obersten Schichten blähen sich aufgrund des inneren Drucks sphärisch aus und fallen auch sphärisch wieder zusammen. Da ist nichts, was die Schockwelle anisotrop ausdehnen lassen würde.

Anisotropien entstehen durch kleine Dichtegradienten in der Konvektionszone des Sterns.
Diese setzen sich dann weiter fort, während sich die Welle nach außen ausbreitet.

Wäre in dem Fall eine Schockwelle äquivalent zu einer Schallwelle oder kann man darunter noch etwas anderes verstehen?

Schall breitet sich ja durch Molekühlschwingungen aus. In dichteren Medien ist die Schallgeschwindigkeit sogar höher. Umgekehrt zum Licht.

Da es im Weltraum ja auch keine Schallausbreitung gibt, liegt es nahe das es dann wenn nur sehr kurzlebige Schockwellen existieren.

Ich schätze, wir haben uns bisher falsch ausgedrückt.
Das, was wir bisher Schockwelle genannt haben, ist, glaube ich, eher als Dichtewelle zu bezeichnen.

Schall ist nichts anderes als eine Dichtewelle, eine Kompressionswelle. Mit Molekülschwingungen hat das erst einmal nichts zu tun. Daher kann man so etwas wohl mit einer Schallwelle vergleichen, die einen sehr großen Dichtegradienten (gegenüber dem interplanetaren Medium) und eine sehr hohe Geschwindigkeit (2000 - 10000 km/s) hat.

[Spocky]

Hat aber bestimmt schonmal jemand modelliert. Schockwellenausbreitung durch Planeten, meine ich.

Was du meinst, spielt aber doch nur eine Rolle für die Kruste. In Mantel und Kern findet man wahrscheinlich keine Klüfte mehr. Wir sind ja hier nicht bei "The Core"

Stimmt, da hast du Recht. Der Film war ja absolut unmöglich . Vor allem diese riesige Geode, auf die die da gestoßen sind...

[HiroP]

Genau!
Wir haben es uns aber trotzdem nicht nehmen lassen, ein Filmplakat in unserem Institut aufzuhängen!
Bei dem Film hab ich soviel gelacht wie zuletzt bei Armageddon!

[Skymarshall]

Ich schätze, wir haben uns bisher falsch ausgedrückt.
Das, was wir bisher Schockwelle genannt haben, ist, glaube ich, eher als Dichtewelle zu bezeichnen.

Schall ist nichts anderes als eine Dichtewelle, eine Kompressionswelle. Mit Molekülschwingungen hat das erst einmal nichts zu tun. Daher kann man so etwas wohl mit einer Schallwelle vergleichen, die einen sehr großen Dichtegradienten (gegenüber dem interplanetaren Medium) und eine sehr hohe Geschwindigkeit (2000 - 10000 km/s) hat.

Warum keine Schwingungen? Wellen sind doch Schwingungen. Und wenn sie in (dichten) Medien übertragen werden, muß es ja was mit dem Medium an sich zu tun haben.

Und worauf ich hinaus wollte: Müßte so eine Schockwelle im Weltraum nicht "verpuffen"?

Es kann doch gar keine Dichtewelle weitergegeben werden, wegen des fast absoluten Vakuums. Dann müßte die Energie doch irgendwo anders hin übertragen werden. In andere Strahlungen oder so?

[bozano]

Warum keine Schwingungen? Wellen sind doch Schwingungen. Und wenn sie in (dichten) Medien übertragen werden, muß es ja was mit dem Medium an sich zu tun haben.

Und worauf ich hinaus wollte: Müßte so eine Schockwelle im Weltraum nicht "verpuffen"?

Es kann doch gar keine Dichtewelle weitergegeben werden, wegen des fast absoluten Vakuums. Dann müßte die Energie doch irgendwo anders hin übertragen werden. In andere Strahlungen oder so?

Ein einfaches Physikbuch ist auf jeden Fall zu empfehlen.

Atome schwingen und haben dadurch auch eine Temperatur, die niemals den absoluten Nullpunkt erreicht. Schwingungen bei Teilchen wirken sich auf die Temperatur aus.

Wenn sich die Teilchen von der Sonne weg bewegen und auf die Erde mit hoher geschwindigkeit treffen, dann haben sie nicht ihren Impuls durch ein anderes Medium übertragen, sondern direkt selber.

[Skymarshall]

Ich hatte vorher gefragt in wie weit Schock/Stoßwellen mit Schallwellen verwandt sind. Und Schallwellen können sich ja angeblich nicht im Vakuum ausbreiten. Anders als es oft in Sci-Fi Filmen dargestellt wird.

Deswegen habe ich angenommen das Schockwellen also auch ein Medium zur Ausbreitung benötigen.

[HiroP]

Ich hatte vorher gefragt in wie weit Schock/Stoßwellen mit Schallwellen verwandt sind. Und Schallwellen können sich ja angeblich nicht im Vakuum ausbreiten. Anders als es oft in Sci-Fi Filmen dargestellt wird.

Deswegen habe ich angenommen das Schockwellen also auch ein Medium zur Ausbreitung benötigen.

Das ist auch so.
Daher meine Anmerkung, dass der Ausdruck Dichtewelle vielleicht besser geeignet ist, die sich ausbreitende Materiefront zu beschreiben.

Du hast recht, Schall kann sich im Vakuum nicht ausbreiten. Schock- & Stoßwellen sind stark von der Dichte des Ausbreitungsmediums abhängig. Ist die Dichte zu gering, kann sich die Welle nicht mehr ausbreiten.

Die von dir angesprochenen Molekülschwingungen haben zunächst nichts mit dem für die Ausbreitung einer Welle entscheidenden Impuls zu tun. Der Impuls der Teilchen ändert sich, wenn eine Stoßwelle durchläuft. Daher kann sich eine Stoß-/Schock-/Schallwelle nur in einem dichten Medium ausbreiten, weil sonst der Abstand zwischen den einzelnen Teilchen zu groß ist, um Impuls zu übertragen.

Wir reden hier von einer Materiefront, die mit hoher Geschwindigkeit von einem sterbenden Stern ausgestoßen wird. Das ist keine Schall-/Stoß- oder Schockwelle.

[bozano]

Ich hatte vorher gefragt in wie weit Schock/Stoßwellen mit Schallwellen verwandt sind. Und Schallwellen können sich ja angeblich nicht im Vakuum ausbreiten. Anders als es oft in Sci-Fi Filmen dargestellt wird.

Du hattest gefragt und das ist auch in Ordnung.
Was mich allerdings überrascht ist, dass du von komplizierten Themen aus der theoretischen Physik schreibst, als ob du Physiker wärst und dann kommt raus, dass du von einfacher Mechanik keine Ahnung hast