Układy planetarne we Wszechświecie

Wojciech Broniowski

Instytut Fizyki, Akademia Świętokrzyska

http://www.pu.kielce/pl/~broniows

Wykład dla koła Neutrino, 9 V 2006

Efekt Dopplera

„ruch źródła zmienia częstotliwość emitowanej fali (w szczególności światła)”

„kolebanie” się gwiazdy wokół wspólnego środka ciężkości

Efekt Dopplera – barwa światła gwiazdy ulega okresowej zmianie

przesunięcie linii absorpcyjnych światła gwiazdy (pochłanianie na wodorze i innych pierwiastkach atmosfery gwiazdy)

Bez ruchu

Oddalanie

Przybliżanie

Teoria (wzory!)

0

1

c

2 ( )

Efekt Dopplera: ,

- częstotliwosć swiatla, - prędkosć swiatla

- prędkosć gwiazdy w kier. obserwatora

- prędkosć ruchu gwiazdy po orbicie kolowej

- kąt in

sin s

k

in

lini

obs

V

c

t tV V i

Tv

0

acji (kąt między prostą prostopadlą do plaszczyzny

orbity a kierunkiem obserwacji

- okres obiegu, - chwila pot

Stąd wyznaczamy s

cz

in

ątk

oraz

owa

T

V i T

pręd

kość

gw

iazd

y w

kie

r. o

bs.

(1 = 48 dni)

2 /

2 3

1/ 3/ 3 32

- masy, predkosci i promienie dla gwiazdy i planety

Środek masy spoc

, , , , ,

2 2,

T

2

zywa: (*)

- I prędkosć kosmiczna (**)

(*, sin** i) s n

M m R r V v

MVmr MR mv MV m

vr GM GM

v v vr

m i M

T

Tm M V

GV

1/ 3

1/ 32

2

znamy z typu gwiazdy, - stala Newton

2

Wyznaczamy iloczyn s

a

Podobni

4

in

e,

M G

GMTr

Ti

G

m i

Rząd efektu:

Ziemia-Słońce: V = 9cm/s = 3 10-10 c

Jowisz-Słońce: V = 10m/s = 3 10-8 c

duża ekscentryczność

(jajowatość)

orbita prawie kołowa

Obserwacje raz na jakiś czas!

2 planety

3 planety

półoś wielka orbity

Badania „statystyczne”

(zawartość „metali” w Słońcu: 1.6%)

zawartość żelaza względem Słońca

Im więcej żelaza, tym więcej planet (!?)

półoś wielka

178 znanych pobliskich planet

Spektrometr

Tandem KECK (Mauna Kea, Hawaje)

Inne metody

Metoda dopplerowska (najowocniejsza)

Impulsy pulsarów (Wolszczan)

Zaćmienia gwiazdy przez planetę (kilka)

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne (Paczyński)

Dyski wokółgwiazdowe (Spitzer Observatory)

Astrometria – precyzyjny pomiar położenia gwiazdy w czasie

…

Aleksander Wolszczan, planety wokół pulsara PSR 1257+12

Arecibo

Zaćmienie gwiazdy

(wizja artysty)

pomiar natężenia światłaczas

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne

Bohdan Paczyński (1991) + Andrzej Udalski, Marcin Kubiak, Michał Szymański (2002) OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), 4 planety potwierdzone, jedyna metoda na tyle czuła, że może odkryć planety wielkości Ziemiwokół zwykłych gwiazd

czas

Występowanie planet jest powszechne !!!

Inne światy

Strefa zamieszkiwalna

ciekła woda

(Geneva, IV 2007)

Równanie Drake‘a (Frank Drake,1961): N = R* fp ne fl fi fc L

N - liczba cywilizacji pozaziemskich z którymi ludzkość może się komunikować (cywilizacji technologicznych) R* - częstotliwość powstawania gwiazd w naszej galaktycefp - odsetek gwiazd, które mają planetyne - średnia ilość planet gwiazdy znajdujących się w ekosferze, tj. planet, na których może powstać życiefl - odsetek powyższych planet na których powstaje życiefi - odsetek powyższych planet na których życie rozwinie się w życie inteligentne (stworzy cywilizację)fc - odsetek powyższych cywilizacji które będą chciały podjąć z ludzkością komunikacjęL - średni czas istnienia takich cywilizacji.

www.activemind.com/Mysterious/Topics/SETI/drake_equation.html

Optyczne obserwacje bezpośrednie

Spitzer (SIRTF)

Kepler

LBT