Sep 30 2010

Die Supererden von Gliese 581

Der sonnennahe rote Zwergstern Gliese 581 hat nun bereits sechs bekannte Planeten, fünf davon haben eine Masse zwischen Erde und Neptun, und zumindest auf einem von ihnen sind erdähnliche Bedingungen zumindest denkbar.

Gliese 581 g, Zeichnung

Gliese 581 g, Zeichnung

Supererden, also Planeten mit Massen zwischen 1 und 10 Erdmassen, sind erst seit etwa 10 Jahren bekannt. Das Sonnensystem kennt kein solches Objekt (zumindest nicht, dass wir wüssten – wer weiss, was sich in den Tiefen jenseits des Kuipergürtels noch alles verbirgt…). Nach der Erde als massivstem Felsplaneten kommt gleich Uranus als masseärmster Gasriese (mit 14.5 Erdmassen. Meistens bezieht man sich allerdings auf den 17 Erdmassen schweren Neptun, wenn von Planeten mit 10 bis vielleicht 50 Erdmassen die Rede ist).

Doch nun kennen wir ein Sternsystem, das mindestens fünf solche Supererden aufweist. Es ist das Sternsystem Gliese 581, das bereits vor drei Jahren in den Schlagzeilen auftauchte, als mit Gliese 581 c ein vermeintlich erdähnlicher Planet (ginge es nach den Medien, ein “Erdzwilling!”) entdeckt wurde. Mit einer Entfernung von nur gerade 20 Lichtjahren liegt es in der unmittelbaren stellaren Nachbarschaft der Sonne, “gleich über die Strasse”, im Kontext der Milchstrasse gesehen, aber natürlich immer noch unvorstellbare rund 190 Billionen Kilometer entfernt. Wie muss man sich diesen Stern und sein Planetensystem denn nun vorstellen?

Eine Tour des Systems

In der Mitte des Systems sitzt der Stern Gliese 581, auch HO Librae genannt (der Stern ist leicht variabel, das heisst, seine Helligkeit schwankt leicht um einen Mittelwert). Mit nur gerade einem Drittel der Sonnenmasse ist er ein Roter Zwergstern, der rund 200 Milliarden Jahre lang leuchten wird, denn als kleiner Stern geht er sorgsam mit seinem Energievorrat um und ist nur gerade 0.2 Prozent so hell wie die Sonne. Einen grossen Teil seiner Strahlung strahlt er im infraroten Bereich ab (die Sonne hingegen strahlt den grössten Teil ihrer Strahlung im sichtbaren Bereich ab).

Gliese 581 e, der innerste der bekannten Planeten, ist einer der “leichtesten” bekannten Exoplaneten überhaupt. Mit einer Minimalmasse von 1.9 Erdmassen ist er nur wenig schwerer als die Erde. Minimalmasse deshalb, weil die Planeten des Systems nicht direkt beobachtet werden können, sondern durch ihre Schwerkraft den Stern im Zentrum ein wenig eiern lassen – je stärker die Bahn dieser Planeten gegenüber unserer Sichtlinie geneigt ist, desto massiver müssen sein, um das beobachtete Eiern zu bewirken. Die Minimalmasse gilt strenggenommen nur dann, wenn wir das System exakt “von der Seite” sehen. Das ist ziemlich sicher nicht der Fall: in diesem Fall nämlich müssten wir beobachten können, wie die Planeten vor ihrem Stern durchziehen und dabei sein Licht ein wenig abschwächen. Da dies nicht der Fall ist, muss das System zumindest ein wenig geneigt sein. Anderseits kann es auch nicht allzu stark geneigt sein, denn dann würden die viel massiveren Planeten beginnen, sich gegenseitig in ihren Bahnen zu stören. Wenn Gliese 581 e also eine Minimalmasse von 1.9 Erdmassen hat, dann hat er gleichzeitig auch eine “Maximalmasse” von etwa 3 Erdmassen. Mit dieser geringen Masse handelt es sich dabei mit ziemlicher Sicherheit um einen Felsplaneten. Er hätte einen etwa 20-35% grösseren Durchmesser als die Erde und wäre, wegen der Nähe zu seinem Stern, ein glühendes Inferno.

Gliese 581 b, der gleich danach weiter aussen folgt, war der erste entdeckte Planetenbegleiter des Sterns Gliese 581 (wie man am Buchstaben ablesen kann, welcher stets die Entdeckungsreihenfolge widergibt und mit b beginnt, da a dem Stern vorbehalten ist). Mit rund 15-30 Erdmassen ist er ein typischer Vertreter der (heissen) Neptun-Klasse.

Danach folgt Gliese 581 c, der Planet, der schon einmal als “Erde II” gehandelt wurde. Seine Masse liegt irgendwo zwischen 5 und 10 Erdmassen, womit er vermutlich ein typischer Vertreter der Supererden-Klasse ist. Vermutlich besteht er aus einem felsigen Kern und einer dichten Atmosphäre aussen herum, hat aber wohl auch eine feste Oberfläche. Dieser Planet kreist am inneren Ende der bewohnbaren Zone (in der flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche existieren kann).

Dahinter folgt Gliese 581 g, mitten in der bewohnbaren Zone. Der Planet braucht rund 37 Tage, um seinen Stern einmal zu umrunden. Mit mindestens drei Erdmassen ist er prinzipiell ein guter Kandidat für einen bewohnbaren Planeten. Es ist allerdings schwierig zu sagen, wo der Übergang zwischen Supererden und “Erden” (flüssige Wasserozeane, Kontinente, Leben? Oder auch: Glühende Treibhaushöllen wie die Venus…) liegt. Ich hatte schon in einem früheren Artikel darauf hingewiesen, dass das Hauptproblem bei der Frage nach der Bewohnbarkeit von Supererden die Atmosphäre sein dürfte: fällt sie zu dicht aus, das heisst, speien die unzähligen Vulkane, die man auf einer solchen Welt erwartet, das Kohlendioxid schneller aus als ein allfällig vorhandener Ozean es in Form von Kalk binden kann, läuft die Welt direkt in ein “durchgedrehtes Treibhaus”, in dem alle Ozeane verdampfen und der Planet schliesslich einer übleren Version der Venus gleicht. Und so gilt auch hier: so lange wir nichts über die Atmosphäre dieser Planeten wissen, ist es müssig, über ihre Bewohnbarkeit oder ihre Eignung für Leben zu diskutieren. Gliese 581 g und die anderen Planeten im System haben eine gebundene Rotation mit ihrem Stern, das heisst, sie zeigen ihm immer die gleiche Seite. Eine Seite des Planeten liegt also ständig im Licht des Sterns, die andere immer im Dunkeln. Ist die Atmosphäre auf dem Planeten dicht genug, kann sie die Wärme effizient verteilen. Die Venus ist ein gutes Beispiel dafür: sie rotiert zwar nicht gebunden, aber ein synodischer Venustag (von Sonnenaufgang zu Sonnenaufgang) ist 117 Tage lang, was einer gebundenen Rotation schon ziemlich nahe kommt. Die Atmosphäre der Venus bewegt sich einmal in vier Tagen um den Planeten und sorgt so für eine effiziente Verteilung der Wärme: die Nachtseite ist kein bisschen kälter als die Tagseite.

Ist die Atmosphäre auf Gliese 581 g jedoch nicht von Anfang an dicht genug, um für diese Temperaturumverteilung zu sorgen, könnte sie stattdessen auf der Nachtseite ausfrieren: eine gewaltige Eiskappe würde sich bilden und den Planeten jede Atmosphäre rauben. In diesem Fall wäre die Tagseite des Planeten eine glühende Wüste, die Nachtseite eine Eiswüste, und nur in einem dünnen Streifen dazwischen wären angenehme Temperaturen denkbar (allerdings immer noch ohne Atmosphäre).

Weiter aussen im System folgen noch Gliese 581 d, eine weitere Supererde mit mindestens 7 Erdmassen am äusseren Rand der bewohnbaren Zone, und Gliese 581 f, noch eine Supererde mit 7 Erdmassen und einer viel längeren Umlaufzeit von rund 433 Tagen.

Ein lohnenswertes Ziel

Gliese 581 ist durch diese Entdeckungen zu einem äusserst interessanten System geworden. Zunächst einmal ist da die prinzipielle Möglichkeit, Leben auf einem anderen Planeten zu entdecken: kein anderer heute bekannter Planet in der bewohnbaren Zone seines Sterns ist so massearm – und damit so erdähnlich – wie Gliese 581 g. Kein anderes Sternsystem weist so viele, verschiedenartige Supererden auf. Die Frage stellt sich damit, wie das System besser erforscht werden könnte. Eine direkte Mission ist zurzeit sicher nicht möglich: 20 Lichtjahre lassen sich selbst mit halsbrecherischen 20% der Lichtgeschwindigkeit nur in einem Jahrhhundert überbrücken. Trotzdem ist es keine unmögliche Distanz, sondern eine, die die Menschheit im Verlauf dieses Jahrtausends überbrücken könnte, wenn der gegenwärtige Fortschritt anhält und es gelingt, das Überleben der Menschheit nachhaltig zu sichern. Doch was können wir bis dahin tun?

Fortschrittliche Teleskope könnten versuchen, die Planeten direkt abzubilden. Sie kreisen sehr nahe an ihrem Stern, deshalb wird das trotz der relativen Leuchtschwäche von Gliese 581 schwierig bleiben. Die Nähe zum Stern wird allerdings durch die Nähe des Sterns zur Erde etwas aufgehoben: Wichtig ist der Winkelabstand zwischen dem Stern und seinen Planeten, und der ist bei einem 0.15 Astronomischen Einheiten von seinem Stern entfernten Planeten in 20 Lichtjahren Entfernung gleich wie z.B. bei einem 1.5 AE von seinem Stern entfernten Planeten in 200 Lichtjahren Entfernung, oder 15 AE in 2000 LJ Entfernung. Für die Beobachtung anbieten würde sich der thermische Infrarotbereich, wo der Helligkeitskontrast zwischen Stern und Planet deutlich kleiner ist als im Sichtbaren und Nah-Infraroten Licht.

Ein Schritt zwischen der direkten Beobachtung und einer echten interstellaren Mission wäre ein Teleskop, das sich im Gravitationsfokus der Sonne positioniert. Die Sonne bündelt durch ihre Gravitation das Licht weit entfernter Objekte in ungefähr 550 AE Entfernung und wirkt so wie eine gigantische Linse. Schickt man ein Teleskop auf einen Kurs, der exakt in die Gliese 581 gegenüber liegende Richtung zeigt, bündelt die Gravitation der Sonne das Licht dieses Sterns und seiner Planeten direkt zum Teleskop. Damit könnte eine Auflösung im Bereich von wenigen Kilometern (!) erreicht werden, man könnte also sogar Krater auf den allfällig vorhandenen Monden dieser Planeten zählen. Durch leichte Kurskorrekturen könnte das Gravitationslinsen-Teleskop das ganze Planetensystem von Gliese 581 kartieren. Allerdings sind für uns 550 AE kein Klacks: der Zwergplanet Pluto ist nur gerade 30 AE von der Sonne entfernt, und trotzdem braucht die Raumsonde New Horizons 9 Jahre, um ihn zu erreichen, das sind also rund 3 AE pro Jahr. Bei diesem Tempo wäre der Gravitationslinsenfokus erst nach knapp zwei Jahrhhunderten erreicht. Würde das Teleskop allerdings um einen nuklear-elektrischen Antrieb erweitert, der es konstant beschleunigt, liesse sich dies stark verkürzen (auf vielleicht zwei Jahrzehnte), denn genügend Zeit zum Beschleunigen hat man ja, und abbremsen muss man am Ziel nicht, denn der Gravitationslinsenfokus dehnt sich von 550 AU bis in die Ewigkeit aus.

Fermi meldet sich zurück

Interessant ist, dass der bisher “erdähnlichste” Exoplanet ausgerechnet bei einem Stern in nur gerade 20 Lichtjahren Entfernung entdeckt wurde. Gliese 581 ist der gerademal 87.nächste Stern zur Sonne, das heisst, von 88 Sternen in diesem Raumvolumen haben nun (mindestens, mit Gliese 581 g und der Erde) zwei einen Felsplaneten in der bewohnbaren Zone (mit anderen Worten: 2.3%). Es könnten noch mehr sein, denn noch sind nicht alle Sterne in diesem Raumvolumen zuverlässig nach solchen Planeten abgesucht worden. Wenn wirklich jeder 40ste Stern in der Milchstrasse einen solchen Planeten hat, kommen wir allein in unserer Milchstrasse auf mindestens rund 5 Milliarden “potentiell habitable” Planeten. Zumindest einige von diesen, so wäre zu hoffen, hätten es irgendwann in ihrer Geschichte geschafft, das “potentiell” abzulegen und eigene Lebensformen hervorzubringen. Insofern muss die Entdeckung dieses Planeten, praktisch vor unserer Haustüre, als Hinweis darauf genommen werden, dass lebensfreundliche Planeten im Universum weit verbreitet sind. Und das, wiederum, ruft natürlich Enrico Fermi auf den Plan: Wenn es so viele lebensfreundliche Planeten gibt, was vermutlich zu vielen Lebensformen, auch intelligenten führt – warum wurde die Erde nie von einer intelligenten ausserirdischen Lebensform besucht? Was hält sie auf?

Arxiv-Originalartikel zur Entdeckung

66 Kommentare

  • By Clmz, 30. September 2010 @ 21:53

    Wie kann man auf die gebundene Rotation der Planeten um Gliese 581 schließen?

  • By Bynaus, 1. Oktober 2010 @ 09:29

    Die Massen und Abstände der involvierten Himmelskörper sind ja bekannt. Die Zusammensetzung und die Dichte, die für die Berechnung der Gezeitenkräfte ebenfalls eine Rolle spielen, kennt man zwar nicht, kann sie aber abschätzen. Heraus kommen Zeiten, die bis zur gebundenen Rotation verstreichen, und die in diesem Fall deutlich kürzer sind als das Alter des Sternsystems.

  • By Clmz, 1. Oktober 2010 @ 12:55

    Können diese Zeiten durch Monde wesentlich verlängert werden?

  • By Bynaus, 1. Oktober 2010 @ 13:13

    Nicht wirklich. Denn wenn der Mond den Planeten in seiner Rotation wieder beschleunigt, heisst das letztlich auch, dass der Planet im Gegenzug den Mond vom Himmel holt. Das heisst, der Planet würde mit Mond zwar zunächst etwas langsamer abgebremst, doch dann wirkt die Gezeitenwirkung des Sterns indirekt darauf hin, den Mond an den Planeten heranzurücken, wo dieser innerhalb des Roche-Limits zerrissen wird und/oder auf den Planeten stürzt. Danach hat der Stern wieder \”freie Bahn\”, den Planeten direkt abzubremsen. Vermutlich würde die Rotation des Planeten sogar weiter abgebremst, während der Mond noch heran rückt, so dass die Zerstörung der Monde vielleicht sogar etwas länger dauert als die Abbremsung der Planetenrotation. Langfristig hätte ein solcher Mond aber keine Chance, sich der Zerstörung zu entziehen.

  • By Alex, 1. Oktober 2010 @ 14:46

    Was mich interessieren würde, ich aber bislang leider nirgends finden konnte sind Angaben zum Stern selbst: wie alt ist er etwa und wie hoch ist seine Metallizität?

    Gruß Alex

  • By Bynaus, 1. Oktober 2010 @ 15:28

    Das Arxiv-Paper nennt eine Metallizität von etwa -0.25 und ein Alter von mindestens 2 Mrd, vermutlich 4.3 Mry Jahren.

  • By Skeptiker, 1. Oktober 2010 @ 15:28

    Was mich irritiert an der Entdeckung ist folgendes: Da versteigt sich der Entdecker (ein durchaus seriöser und anerkannter Astronome) des Exoplaneten zu folgender Aussage: (zitiert aus popsi.com)

    \”Steven Vogt, a professor of astronomy and astrophysics at UC Santa Cruz, said he had \”almost no doubt\” (which seems slightly different than 100 percent sure) that life exists on Gliese 581g, an exoplanet Vogt and colleagues discovered via the Keck Observatory that is orbiting in the \”habitable zone\” surrounding the red dwarf Gliese 581.\”

    100 Prozent sicher Leben??
    Wie kann ein seriöser Wissenschaftler mit den bislang bekannten Daten zu dem neuentdeckten Exoplaneten eine solch gewagte Aussage machen? Ist mir schleierhaft.

    Womöglich (meine Meinung) handelt es sich bei Gliese 581g um einen reinen Felsplaneten, mit grosser Wahrscheinlichkeit ganz ohne Atmosphäre. Wasser in Form von Ozeanen halte ich dort ebenfalls für wenig wahrscheinlich. Für das Entstehen und Gedeihen von Leben braucht es mehr als ein Planet in der Goldilock-Zone. Hunderte, wenn nicht zigtausende andere Faktoren müssen dazukommen, damit die Wahrscheinlichkeit auf Leben (und ev. Evolution) gegeben ist. Eigentlich wissen wir ja noch viel zuwenig darüber, welche Grundvoraussetzungen gegeben sein müssen, dass irgendwo aus einer Ursuppe Leben entsteht.

    Oder weiss vielleicht der Herr Vogt bereits mehr, als er der Presse mitteilt ??

  • By Bynaus, 1. Oktober 2010 @ 15:31

    Bei Vogt\’s Aussage habe ich auch die Stirn gerunzelt (oder eine Braue hochgezogen? ;) ) – allerdings hat er dies ganz klar als persönliche Einschätzung gekennzeichnet, nicht als wissenschaftliche Aussage, denn – soviel ist klar – das geben die vorliegenden Daten natürlich gar nicht her.

    Warum bist du der Meinung, es handle sich um einen Felsplaneten OHNE Atmosphäre?

  • By Skeptiker, 1. Oktober 2010 @ 16:08

    @Bynaus: ob Gliese581g eine Atmosphäre hat, weiss ich selbstverständlich nicht. Seltbstverständlich könnte er eine Atmosphäre haben, die Frage wäre dann: welche Zusammensetzung, Dichte, Druck etc. hat diese und wäre sie geeignet, dass Leben (vielleicht kein höheres, sondern \”bloss\” bakterielles) mit ihr interagieren könnte.

    Ich glaube , Gesteinsplaneten wie die Erde mit dünner Luft- und Wasserschicht (Ozeane) sind völlige Exoten im All. Ob sich diese Ansicht bestätigt oder widerlegt wird, wird die Zukunft zeigen.

  • By Bynaus, 1. Oktober 2010 @ 16:27

    Oh, da sind wir uns ganz einig (ich dachte bloss, vielleicht hast du einen speziellen Grund, warum du davon ausgehen solltest, dass dieser Planet gar keine Atmosphäre hat, also ein quasi nackter Felsbrocken ist).

    Ich denke auch: damit alle Faktoren so zusammenkommen, damit ein Planet von der Masse der Erde einem Schicksal wie der Venus entkommt, ist schon eine grosse Portion Glück nötig. Man darf ja nicht vergessen, dass am Anfang der Planet sehr heiss ist und die Bildung von Ozeanen keine Option ist – bei Supererden dauert dieser Zeitraum (wegen der grösseren Masse) sogar noch länger als bei einer \”Erde\”. Das heisst, all dieser Vulkansimus, all diese Treibhausgase, gehen zunächst einmal in die Atmosphäre. Die Oberfläche muss sich just im richtigen Zeitpunkt stark genug abkühlen, damit sich Ozeane bilden können, die dann das CO2 ausfällen. Zudem muss der Ozean sich schnell genug bilden, damit das Wasser nicht durch UV-Dissoziation entweicht. Geschieht das zu spät, bleibt der Planet durch den Treibhauseffekt des Wasserdampfes / CO2s zu heiss für Ozeane, oder aber er verliert seinen Ozean ins All bevor dieser sich überhaupt bilden kann.

    Es wäre natürlich auch denkbar, dass die Wasser/CO2-Menge, die der Planet von Anfang an abbekommt, verschieden ist von der Erde (es ist sogar sehr wahrscheinlich, dass dem so ist). Das heisst, unter Umständen hat er auch von Anfang an zu wenig Wasser, um das CO2 effizient zu binden oder zu viel, so dass sich gar nie Kontinente bilden können (dafür eine langsam verdampfende Wasseratmosphäre?).

    Zwei kleine Factoids, die vielleicht noch einige interessieren:
    1) Der Entdecker würde den Planeten gerne \”Zarmina\” nennen, nach seiner Frau. Mal sehen, ob das hängenbleibt. Bei \”Bellerophon\” (51 Pegasi b) hat es nicht wirklich geklappt.
    2) Vom Gliese 581 g aus könnten allfällige Astronomen den Merkur offenbar im Transit sehen – nicht aber die Erde. Die relative Bahnneigung der beiden ist dafür zu gross.

  • By heraklit, 1. Oktober 2010 @ 22:28

    Was ist wichtiger, erdähnliche Masse oder erdähnliche Oberflächentemperatuen?
    Vorläufig dürfte man IMO nur einen Planeten, der sowohl das eine wie das andere ist, als potenziell belebt bezeichnen.
    Gliese 581g ist sicher eine beachtenswerte Entdeckung, aber mit bis zu 3 Erdmassen noch viel zu massereich.

  • By Bynaus, 2. Oktober 2010 @ 01:06

    Auch wenn ich dir tendenziell zustimmen würde: Wir wissen es einfach nicht. Es gibt nicht einmal gute Klima- und Geomodelle von Supererden, da viel zu viele Faktoren unbekannt sind.

  • By Alex, 2. Oktober 2010 @ 13:00

    Ich fände es sehr wünschenswert wenn man anfangen würde, Exoplaneten zu bennen – oder generell die aktuelle Nomenklatur über den Haufen zu werfen. Die Planeten geschichtlich nach ihrer Entdeckung zu benennen ist spätestens wenn man hunderte davon hat (oh, wir sind ja schon so weit) schlicht unübersichtlich, was Gliese 581 auch schön zeigt; e-b-c-d-g-f … das widerspricht komplett der Benennung der Monde im Sonnensystem (Saturn A, B, C, …nach Abstand vom Planeten).
    Eine Benennung nach dem Schema \”Exoplanetenjahr < 10 Tage = Anfangsbuchstabe A, 10-20 Tage = Anfangsbuchstabe B, etc.\” wäre viel sinnvoller und geistreicher.
    Bei uns benennt man selbst einzelne Krater oder Felsbrocken auf den Monden, aber komplette Planeten werden chaotisch durchnumeriert…

    Man sollte diese Nomenklatur schnell ändern bevor man tausende derart numerierte Planeten hat und dann wieder Leute jammern \”ja, aber nun machen wir es schon so lange und müßten alles umschreiben\”.

    Gruß Alex

  • By Axel, 4. Oktober 2010 @ 22:15

    @Bynaus
    Also ich finde die Sache mit diesem Gravitationslinsenfokus einfach genial. Nur hab ich nie zuvor etwas davon gehört. Es ist sowas wie eine Vorstufe zu unbemannter interstellarer Raumfahrt, was wir heute machbar wäre, zum üben uns testen für spätere richtige interstellare Missionen. Man könnte viele wichtige Systeme über eine Distanz von 550 AE und mehr auf Zuverlässigkeit testen, wie Antrieb,Kommunikation,Navigation und Energieversorgung. Denn wenn später bei einer Sonde zb nach Alpha Centauri auf halbem Weg wichtige Systeme ausfallen, wäre das sehr ärgerlich, da eine solche enorm kostspielig wäre. Denn diese könnte den Stern in ca 20 Jahren direkt erreichen, mit einem He3-Deuterium-Fusionsantrieb. Die interstellare Transferstufe hätte ungefähr die Grösse einer heutigen Mittelklasserakete, mit über 500t Fusionstreibstoff. Hört sich ansich nach keiner dicken Sache an, nur muss diese so vollgetankt vom LEO oder Mond aus starten! Das ist der hohe Kostenfaktor. Daher sind Gravitationslinsenfokus-Sonden viel einfacher zu bauen und das im Prinzip heute schon. Man könnte mehrere starten, und jede einzelne könnte mit Sicherheit gleich mehrere Sterne untersuchen, wenn auch nur solche die am Firmament eine scheinbare Nähe haben, die realen Distanzen können hunderte Lichtjahre betragen. Denn ich bin mir sicher in den nächsten Jahren werden wir noch viel mehr solcher bewohnbarer Planeten entdecken, vielleicht auch welche mit knapp 1 Erdmasse um gelbe Sterne. Denn man darf die Flares der roten Sterne nie vergessen, wenn es um das finden von Leben geht. GLiese 581 G hat mit 37 Tagen zwar schon einen recht grossen Orbit für einen \”Rotsternplaneten\”, aber ich vermute noch immer zu dicht um vor den Flares sicher zu sein? Oder er hat eine so dichte Atmosphäre und/oder Magnetfeld, daß diese darauf lebenden Lebensformen nichts ausmachen können?

  • By Bynaus, 5. Oktober 2010 @ 09:35

    Wenn dich Gravitationslinsen interessieren, dann such mal nach Claudio Maccone und FOCAL für einen Entwurf für eine erste solche Mission. Ich gebe dir recht, das wäre eine sehr gute \”Vorläufer\”-Mission zu einer interstellaren Sonde.

    Bei Gliese 581 g können wir leider nicht sagen, wie lebensfreundlich der Planet ist: Dafür wissen wir viel zu wenig. Man kann deshalb auch nicht sagen, ob die Oberfläche vor den Auswirkungen der Flares geschützt ist oder nicht.

    Die Sache mit der Namensgebung ist leider nicht so einfach: Es würden einem, angesichts der unzähligen Planeten da draussen, wohl sehr schnell die Namen ausgehen. Der Sternname sagt einem immer gleich, wo man danach suchen muss: Wenn Gliese 581 g nun \”Zarmina\” hiesse, wie sein Entdecker vorgeschlagen hat – dann müsste man zunächst Nachschlagen, in welchem System denn nun \”Zarmina\” kreist… Das Problem ist auch, dass man nicht einfach nach dem Abstand gehen kann, denn gerade bei Gliese 581 wurde Planet \”e\”, der dem Stern am nächsten steht, erst lange nach \”b\” entdeckt. Man müsste also jedes Mal, wenn ein neuer Planet näher am Stern entdeckt wird, die gesamte Reihenfolge der Buchstaben ändern, bis niemand mehr weiss, welcher Planet denn nun welcher ist. Frühere wissenschaftliche Arbeiten, die sich auf \”b\” beziehen, müssten rückwirkend umgeschrieben werden, damit eine Art Kontinuität entsteht.

  • By Alex, 5. Oktober 2010 @ 11:24

    Wenn man die Planeten pauschal mit dem Sternnamen vorab (als eine Art \”Familienname\” versieht hat man das Problem schon nicht mehr, auch die Zahl der Namen wäre praktisch unbegrenzt da dann Doppelbenennungen trotzdem eindeutig wären; also z.B. \”Gliese-Zarmina\”; einigt man sich dann ncoh auf eine Nomenklatur daß aus den Namen hervorgeht, in welchem Abstand sie ihren Stern etwa umkreisen, wäre das ganze einerseits immernoch sehr systematisch, aber viel übersichtlicher und letztlich auch einfach schöner – meine Meinung.

  • By Bynaus, 5. Oktober 2010 @ 12:11

    Nur gibt es eben tausende von Sternen mit dem Namen Gliese – man müsste den Sternnamen noch immer nachschlagen. Und \”Gliese 581 Zarmina\” klingt zwar nicht schlecht, ist aber nicht zwingend besser als \”Gliese 581 g\”. Zudem ist man manchmal nicht so sicher, ob es den Planeten wirklich so gibt: die Hinweise sind ja immer indirekt. Bei Mu Arae wurden einst drei Planeten auf sehr exzentrischen Bahnen angenommen – später stellte sich heraus, dass es vier auf kreisrunden Bahnen sind.

    Welches System der systematischen Benennung nach Abstand würdest du denn vorschlagen?

    Ich denke, man wird höchstens einige wenige, ausgewählte Exoplaneten dereinst mit Namen versehen. Solche, deren Existenz durch direkte Beobachtung gesichert und die für uns interessant sind. Ich könnte mir vorstellen, dass dann aus \”Gliese 581 g\” sowas wie \”Gliese 581 Gaia\” / \”Gliese 581 Gemina\” o.ä. werden könnte.

  • By ABPoS, 5. Oktober 2010 @ 13:33

    Pro Leben:
    Da Gliese 581 ein roter Zwerg ist und somit auch eine sehr impulsive Jugend hinter sich hat (wobei Er ja jetzt noch als jung gilt) würde eine dichtere Gashülle des Planeten dem potentiellen Leben doch einen viel besseren Schutz bieten.
    Contra Leben:
    Der neu entdekte Planet hat schätzungsweise 3-4 Erdmassen, dadurch eine deutlich höhere Menge an innerer Wärme.
    Geht man von einer zumindest ähnlichen Elementverteilung aus wie in unserem System hat dieser auch deutlich mehr CO2 was zusammengenommen eine sehr heiße Oberfläche bedeutet, da wir ja eine sich deutlich länger im flüssigem Zustand befindende Planetenkruste haben (wenn man allein von der Planetengröße ausgeht) was Freisetzung von CO2 in die Gashülle begünstigt.
    Bezieht man die regelmäßigem Ausbrüche des Sterns in seiner Jugend ein haben wir erst ab einer Entfernung von ca. 0,2 AE die Möglichkeit auf größere Mengen von Wasser zu treffen.
    So wie Bynaus das auch annimmt ist es mit hoher Warscheinlichkeit ein der Venus sehr änlicher Planet.
    Alternative:
    Ich persönlich halte den Planeten Gliese 581 d der wie früher geschätzt am äußeren Rand der Bewohnbaren Zone lag (mittlerweile hat man nachgebessert und berechnet dass er mitten drin ist) für den Kandidaten mit der größten Chance auf Lebensfreundliche Bedingungen. Er ist groß genug um für eine lange Zeit vulkanisch aktiv zu sein, einen entsprechend notwendig starken Treibhauseffekt zu erzeugen und verfügt höchstwahrscheinlich über das meiste Wasser in diesem System Er ist somit vll. eine Wasserwelt aber bietet warscheinlich die besten Bedingungen für zumindest niedere Lebensformen.
    Falls er sich doch als ein Neptunähnlicher Planet erweist (man geht bei solchen Beobachtungen, Optimistischerweise immer von der Mindestmasse aus), verfügt er vll. über einen größeren Mond der einen deutlich stärker ausgeprägten Tag/Nacht-Zyklus hat als die Planeten und über die Gezeitenheizung lange warm bleibt. Dieser Mond hätte entsprechend wie der Planet eine große Menge an Wasser.

  • By Bynaus, 5. Oktober 2010 @ 14:22

    Zur Frage eines Mondes: Gebunden rotierende Planeten haben wohl keine Monde. Die Gezeitenkräfte würden diese früher oder später vom Himmel holen, denn der Mond muss den Planeten stets schneller umkreisen, als dieser seinen Stern umkreist. Dieses \”Vorlaufen\” wird durch den Gezeitenberg, den der Mond auf dem Planeten auslöst, gebremst, wodurch die Bahn immer kleiner wird, bis der Mond schliesslich innerhalb des Roche-Limits zerstört wird.

  • By ABPoS, 5. Oktober 2010 @ 17:01

    -ca. 66 tage ein jahr
    würde das für eine stabile mondbahn reichen?

  • By ABPoS, 5. Oktober 2010 @ 17:04

    ps. kann einer berechnen ab welcher Entfernung bei Gliese 581 die Planetetn in eine gebundene Rotation gezwungen werden?

  • By Bynaus, 5. Oktober 2010 @ 17:56

    Wie gesagt: sobald der Planet gebunden rotiert, gibt es keine langfristig stabile Mondbahn. Der Zerfall der Mondbahn geschieht sogar beschleunigt, denn je näher er an den Planeten rückt, desto schneller muss er ihn umkreisen, und desto stärker wirkt die bremsende Gezeitenkraft. Bei grossen Mnoden ist dieser Prozess zudem sehr viel schneller als bei kleinen, da der von ihnen erzeugte Gezeitenberg ziemlich gross ist.

    Eine Abschätzung für die Zeit, die es braucht, bis ein Planet gebunden rotiert, findet sich hier (unter \”Timescale\”): en.wikipedia.org/wiki/Tidal_locking

  • By Bynaus, 5. Oktober 2010 @ 18:16

    Durch einsetzen der Werte in die letztgenannte Formel erhalte ich für Gliese 581 g eine Tidal Locking Zeit für nur gerade 300000 Jahren.

    Wenn der Stern 7 Mrd Jahre alt ist, dann hat er mittlerweile alle Planeten der Masse und des vermuteten Radius von Gliese 581 g bis hinaus zu einer Entfernung von ~0.8 AU in eine gebundene Rotation gezwungen.

  • By ABPoS, 6. Oktober 2010 @ 14:48

    (Postings zusammengeführt – Bynaus)

    also ich hab mit der Formel von der englischen wiki seite gerechnet (mit der vereinfachten da die anderen Parameter recht unbekannt sind):
    tlock = 6*a^6*R*µ / ms*mp^2*10^10

    Für Gliese 581 d wären es dann 1,56 mrd. jahre bis gebundene rotation.. der formel nach.

    ich habe mal beide formeln verglichen und einmal mit jeder formel die verhältnisse auf der erde berechnet.

    Erde:1,1125*10^18 Jahre

    Gliese(da musste ich die Startrotation schätzen, ich habe 12 Stunden genommen, da man den Planeten nicht sehen kann kann man diesen Wert schlecht bestimmen. Ich vermute der Planet hat bei seiner Entstehung eine ziemlich hohe Rotationsgeschwindigkeit, da der Impuls deutlich größer gewesen sein muss als der der Erde(und die war so weit ich weis mit ca 9 Stunden gut dabei)auf Grund einer größeren Menge an kollabierendem Staub und Gas. Als Grundlage habe ich mir die Planeten außerhalb der Venusbahn angeschaut.

    Gliese 581 d 2,3615*10^15 Jahre

    Bynaus kannst du das bitte überprüfen.. damit ich zumindest weis ob ich mal wieder daneben liege ;)

  • By Bynaus, 6. Oktober 2010 @ 15:07

    Ich verwende ebenfalls die verkürzte Formel:

    tlock = (6*a^6*R*µ)/(ms*mp^2) * 10^10 Jahre.

    Dabei sind: a = Der Abstand Stern/Planet
    R = Der Radius des Planeten
    µ = Für Felsplaneten ca. 3 * 10^10
    ms = Die Masse des Satelliten – in diesem Fall, der Planet.
    mp = Die Masse des \”Planeten\” – in diesem Fall, der Stern.

    Alle Werte müssen in SI-Einheiten eingesetzt werden (Meter, Kilogramm). Ich habe ausprobiert: Venus (0.81 Me, 6052 km, 0.72 AU), Erde (1 Me, 6371 km, 1 AU), Gliese 581 g (3.1 Me, 1.5 Re, 0.15 AU) und Gliese 581 d (7 Me, 1.7 Re, 0.22 AU). Ich erhalte folgende tidal lock Zeiten (die Formel gibt einem ja die Einheit Jahre):

    Venus: 818 Mio Jahre.
    Erde: 5.44 Mrd Jahre.
    Gliese 581 g: 265\’000 Jahre.
    Gliese 581 d: 1.47 Mio Jahre.

  • By Axel, 6. Oktober 2010 @ 22:14

    Wie ist das nun mit den Flares? Hat Gliese 581 überhaupt noch sehr aktive für Leben gefährliche Flares oder nicht? Da rote Zwerge uralt werden, vermute ich mal ja. Seine Jugendzeit dürfte wohl erst enden, wenn unsere Sonne längst erloschen ist. Wie kann der lanet sich nun dagegen \”wehren\”, wäre es denkbar das er ein so starkes Magnetfeld haben könnte? Oder eicht eine dicke Atmosphäre?

  • By Bynaus, 7. Oktober 2010 @ 15:41

    Gliese 581 ist ein variabler Stern, er trägt deshalb auch den zusätzlichen Namen HO Librae. Die Variationen sind aber relativ schwach, etwa 0.01 Mag. Der Stern ist hingegen schon relativ alt, 7 bis 11 Mrd Jahre werden geschätzt. Allerdings versteht man Flares auf Roten Zwergen auch nicht zu 100%, das heisst, es gibt alte aktive Sterne und junge inaktive, auch wenn es einen generellen Trend nach unten mit dem Alter gibt.

    Wie stark das Magnetfeld bei gebundener Rotation sein kann, das hängt auch vom inneren Aufbau ab. Eine dichte Atmosphäre, ähnlich wie jene der Venus, würde aber natürlich auch helfen, gefährliche Strahlungsspitzen zu brechen.

  • By ABPoS, 8. Oktober 2010 @ 11:58

    Die nachfolgenden Werte und das Ergebnis habe ich mit der langen Formel berechnet:
    tlock=(w*a^6*I*Q)/(3*G*mStern^2*k2*R^5)

    Gliese 581 g Start mit 12h Rotationsperiode
    Masse Stern 6,5637E+29 kg
    Masse Planet 1,8519E+25 kg
    Große Halbachse a 2,184128982E+10 m
    Radius R 8,291608E+06 m
    Dauer der Rotation 4,3200E+04 s
    Dichte p 7,7555506174E+03 kg/m^3
    Fallbeschleunigung g 1,7978144474E+01 m/s^2
    Volumen V 2,3878381966E+21 m^3
    k2 1,2033520796E+00 kg*Nm^2/m*s^2
    Umfang U 5,2097709565E+07 m
    w 1,4544410435E-04 rad/s
    I 5,0927815367E+38 kg*m^2

    Pi 3,141592654E+00
    G 6,6742867E-11 m^3/kg*s^2
    µ 3,0E+10 1/Nm^2
    Q 1,0E+02

    tlock = 1,9765635279E+14
    197.656.352.793.019 Jahre

    …und dieses Ergebnis kriege ich bei der Verkürzten Fassung (wie du sie geschrieben hast) raus:

    tlock – vereinfacht – Gliese 581 g
    Masse Stern 6,5637E+29 kg
    Masse Planet 1,8519E+25 kg
    Große Halbachse a 2,184128982E+10 m
    Radius R 8,291608E+06 m

    µ 3,0E+10 1/Nm^2

    tlock = 2,0307945047E+06
    2.030.795 Jahre

  • By ABPoS, 8. Oktober 2010 @ 12:55

    Da Q die \”unbekannteste\” Unbekannte ist.. können die werte extrem stark variieren, von ein paar Zehntausend bis einigen Billiarden. I ist fast genau so unbekannt da die masse des Planeten und sein Radius von vielen anderen \”geschätzten\” Faktoren abhängen.
    Die Große Halbachse und die Masse des Sterns sind starke Einflußfaktroren sollten aber einen max. Fehler von 10^1 – 10^2 geben.

  • By Ehrenfried, 9. Oktober 2010 @ 12:28

    Aha, die Gezeitenkräfte. Klassisch betrachtet erscheint mir das ok. Aber ich habe schon lange damit folgendes Problem: Wo sind diese Verformungen, wenn ich mir eine Kugel vorstelle, die in einem Gravitationstrichter im Kreis herum rollt? Und außerdem, mal ganz naiv gesagt, wenn ich doch Energie(Arbeit) brauche, um die Masseverteilung ständig an die dynamisch wechselnden Raumkrümmungen anzupassen, könnte man da nicht verlangen, daß sich, wie in der ordentlichen Mechanik auch, die Wirkung auf beide Seiten der gedachten Kräfte verteilt? Und was ist mit diesen Kräften bezüglich der Bahnbewegungen von Planeten, die ja auch eine Rotation ist? Bremsen die Gezeiten schließlich das ganze Universum auf Null Rotationsenergie herunter?

  • By UMa, 9. Oktober 2010 @ 19:33

    Hallo Bynaus, hallo ABPoS,
    zur Berechnung der Abbremszeit schaut euch das einfach mal an, so gegen Ende
    forum.astronomie.de/phpapps/ubbthreads/ubbthreads.php/topics/55318/Mond_Erde

  • By Bynaus, 10. Oktober 2010 @ 01:04

    Zunächst @ABPoS: Ich muss das nochmals nachrechnen. Melde mich dann, aber bin erstaunt, denn ich war eigentlich der Meinung, ich hätte alles vorsichtig und richtig gemacht, seltsam, dass wir nicht auf die gleichen Zahlen kommen.

    Q ist zwar unbekannt, hängt aber einfach von der Zusammensetzung des Objektes ab, oder anders gesagt, davon, wie sich das Objekt unter Gezeitenkräften verformt. Je stärker, desto stärker die Verformung. Wenn der Planet ein Felsplanet ist, dann verformt er sich eben auf eine ganz bestimmte Art und Weise, und dieses Q (für Felsplaneten) ist nicht \”so\” unbekannt.

    @UMa: Danke für den Link. Kannst du mir konkret sagen, welchen Post du meinst? Andernfalls musst du dich etwas gedulden, bis ich den ganzen Thread gelesen habe.

    @Ehrenfried: Die Wirkung wird doch auf zwei Seiten verteilt: Der Satellit wird auf seiner Bahn gebremst oder beschleunigt, der Planet entsprechend beschleunigt oder gebremst. Der Impuls des Gesamtsystems bleibt stets erhalten.

  • By Ehrenfried, 10. Oktober 2010 @ 12:45

    Hallo Bynaus!
    Ich wollte Eure Formel-Diskussion nicht unnötig stören, aber die Neugier nach dem Lesen dieses ausgezeichneten Artikels war einfach zu groß. Das gilt auch für diesen Materialkoeffizient Q der eben erwähnt wurde. Da steckt doch eine wenigstens kleine Portion Absurdität drinnen, wenn jemand behauptet, die Raumzeit würde sich (auf Grund einer reltiv weit entfernt befindlichen Masseanhäufung) verzerren und ein Körper, der diese gekrümmte Geometrie durchfliegt, würde in Abhängigkeit seiner materiellen Konsistenz verformt. Ist der Körper sehr hart, aus SiC etwa, dann entstehen rein formal gewaltige gedachte Kräfte, ist er plastisch und aus Magma, sind die Scheinkräfte entsprechend gering. Sobald die Verhältnisse in den elastischen Bereich gelangen, den fast jedes Material hat, so würden die Wirkungen nahezu kräftefrei eintreten. Habt Ihr das mal bedacht?

  • By Bynaus, 10. Oktober 2010 @ 17:10

    Sicher haben Gezeitenkräfte auch eine relativistische Komponente (dh, eine Korrektur, die dadurch nötig wird, dass die Allgemeine Relativitätstheorie die bessere Annäherung an die Realität ist als die Newtonsche Mechanik) – die spielt hier aber praktisch keine Rolle.

    Gezeitenkräfte sind ganz klassisch und haben letztlich mit den Formen von interagierenden massiven Objekten zu tun. Wenn sich ein Objekt stärker verformt, dann hat dies eben andere Folgen auf die Objekte, mit denen es gravitativ interagiert, als wenn es das nicht tut. Das hat nichts mit der Raumkrümmung zu tun, sondern damit, dass Kräfte Richtungen haben und damit durchaus je nach Form der interagierenden Objekte in Stärke und Richtung variieren können.

  • By UMa, 10. Oktober 2010 @ 20:53

    meine 3 letzten, es sind aber alle lesenswert.

  • By Der Beobachter, 11. Oktober 2010 @ 19:35

    @Bynaus
    \”…Der Impuls des Gesamtsystems bleibt stets erhalten…\”

    Das würde ich so nicht sagen. Es wird doch bestimmt ein ganz erheblicher Anteil des Drehimpulses einfach in Wärme umgesetzt und früher oder später irgendwie abgestrahlt.
    Wieviel % hängt bestimmt von den Umständen ab, aber ich nehme an das der Anteil sehr groß ist.

  • By Alex, 13. Oktober 2010 @ 09:32

    Was Bynaus meint ist ja der Bahndrehimpuls, und der kann bei annähernd kreisrunden Bahnen nicht über Gezeitenkräfte abgebaut werden sondern nur über Gravitationswellen. Und das dauert Ewigkeiten, länger als selbst ein Roter Zwerg lebt.

  • By Ehrenfried, 13. Oktober 2010 @ 14:59

    @Axel: Soll das heißen, die Gezeitenkräfte aller übrigen Massen in kosmischer Nähe sind irrelevant, deren Gravitationswellen jedoch nicht?

  • By Der Beobachter, 13. Oktober 2010 @ 18:16

    Geizeitenkräfte haben mit Gravitationswellen garnichts zu tun.
    Es geht um die Frage wieviel Eigendrehimpuls in Bahndrehimpuls umgesetzt wird, und ob der Gesammtdrehimpuls gleich bleibt. Ich wollte nur zu bedenken geben das wohl ein beachtlicher Teil des Drehimpulses bei diesem Vorgang durch Deformation verheizt wird und er daher nicht gleich bleibt.

    Ein System planetarischer Größenordnung wird durch Aussendung von Gravitationswellen nicht messbar an Energie verlieren solange in diesem Universum noch Sterne leuchten.
    So es Gravitationswellen überhaupt gibt, denn gemessen haben wir ja noch keine. Da die ART bisher aber noch nie versagt hat, außer auf sehr sehr Großen Skalen, was uns auf die dunkle Seite des Universums gebracht hat ;-) , kann man mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgehen.

  • By Ehrenfried, 13. Oktober 2010 @ 23:22

    @Beobachter: Das kann man doch für das Paar Mond/Erde bestimmt ausrechnen, die Festlandkruste soll sich doch um bis zu 0,5m bewegen, mehr oder minder elastisch. Die Historie der Mondperioden liegt auch vor. Vielleicht gibt es ja sogar genug empirische Daten zum Rechnen für das Paar Erde/Sonne.

  • By Alex, 14. Oktober 2010 @ 08:43

    @Beobachter: Wenn Du die Dunkle Energie ansprichst – die ist eventuell bereits inhärenter Teil der ART und taucht als \”kosmologische Konstante\” in der Formel auf. (falls Du Dich ein wenig mit Mathe auskennst: ein konstanter Faktor, der durch Integration hinzukam)
    Die Natur der DE ist noch unbekannt, aber diese Konstante könnte eine Ursache dafür sein.

    Durch die Gezeitenkräfte wird im Gegenteil sogar Eigendrehimpuls in Bahndrehimpuls umgewandelt, was man am System Erde/Mond gut sehen kan: der Mond bremst die Erde in ihrer Eigendrehung und entfernt sich allmählich von ihr (ein paar cm pro Jahr). Das geht natürlich nur so lange wie Erde und Mond nicht gegenseitig völlig synchron sind.

  • By Skeptiker, 15. Oktober 2010 @ 03:04

    Das ist der Hammer: möglicherweise existiert dieser Gliese 581g gar nicht.

    aus dem akt. Spiegel:
    Zitat: Gliese 581g existiere vielleicht gar nicht, sagte Francesco Pepe vom Observatory of Geneva in der Schweiz. \”Wir können die vier zuvor bekannten Planeten ohne Probleme finden\”, erklärte Pepe auf einer Tagung der International Astronomical Union in Turin. \”Aber wir sehen keine Hinweise auf einen fünften Planeten, der den Stern in 37 Tagen umkreist.\” Damit war Gliese 581g gemeint.

    spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,723165,00.html

    naja, wenn nicht Gliese 581g, dann ein anderer Kandidat, der nächste Exoplanet kommt bestimmt. Etwas vorlaut fand ich es schon, als einer der Entdecker von einer 100 % Sicherheit auf Leben auf Gliese 581g in die Presselandschaft hinausposaunte. Da war wohl wieder mal der Wunsch Vater des Gedankens.

  • By Ehrenfried, 16. Oktober 2010 @ 13:32

    Da kann ich ja jetzt zugeben, daß ich von Anfang an sehr skeptisch war, ob sich mehrere derart schwere Planeten in so großer Nähe zu ihrer Sonne über Jahrmilliarden auf stabilen Bahnen halten können. Die Methode ist wohl nicht zuverlässig genug?

  • By Bynaus, 16. Oktober 2010 @ 16:55

    @Ehrenfried: Daran liegts nicht. In dem System sind noch viel schwerere Planeten, sehr viel näher an ihrem Stern bekannt. Dito für hunderte andere Planeten um andere Sterne. Über 100 dieser Planeten (genannt \”Hot Jupiters\”) sieht man mittlerweile auch im Transit vor ihrem Stern durchziehen. Es besteht eigentlich überhaupt kein Zweifel daran, dass solche Planeten existieren und dass sie über Jahrmilliarden überleben können.

    @Beobachter: Ja, du hast natürlich recht, der Bahndrehimpuls bleibt nicht ganz perfekt erhalten, weil ein Teil auf die abgestrahlte Wärmestrahlung übertragen wird. Deren Anteil am Gesamtsystem ist aber ziemlich klein. Ich würde sagen, das sieht man auch daran, dass die Gesamtenergie des Erde-Mond-Systems gegenüber der Wärmestrahlung, die durch Gezeitendeformation der Erde durch den Mond freigesetzt wird, erdrückend gross ist. Zudem wird der Anteil der Wärmestrahlung immer kleiner, je weiter sich der Mond von der Erde entfernt.

    BTW, wir haben zwar Gravitationswellen zwar nicht direkt gemessen, aber auf der anderen Seite haben Hulse und Taylor ihren Nobelpreis nicht umsonst bekommen… (googeln, wofür, bevor jetzt jemand auf die Idee kommt, ich würde hier mit Autorität argumentieren wollen…)

    @Skeptiker: Ich würde abwarten. HARPS kann den Planeten nicht bestätigen – aber sie sagen ausdrücklich, dass sie den Planeten nicht ausschliessen können, bloss, dass sie ihn in ihrer Messkampagne (die bisher nur halb so viele Datenpunkte hat wie jene der Entdecker) nicht sehen bzw bestätigen können. Das kann heissen, er ist da, aber man sieht ihn (noch) nicht. Oder aber, er ist nicht da, und die Entdecker haben sich in ihrer Interpretation geirrt. Für mich ist alles offen, aber es sollte nicht allzu lange dauern, bis wir mehr wissen (zum Glück soll der Planet seinen Stern ja einmal alle 37 Tage umkreisen).

    Die Aussage, auf dem Planeten gäbe es \”mit 100% Sicherheit Leben\” war sicher überzogen, wurde allerdings auch von den Medien begierig aufgesogen und weitergegeben, womit die eher beiläufige Bemerkung viel mehr Gewicht erhalten hat, als ihr je hätte zuteil werden dürfen.

  • By Schmidts Katze, 17. Oktober 2010 @ 13:23

    @Beobachter: Ja, du hast natürlich recht, der Bahndrehimpuls bleibt nicht ganz perfekt erhalten, weil ein Teil auf die abgestrahlte Wärmestrahlung übertragen wird.

    Hallo Bynaus,
    wie kann denn ein Drehimpuls auf die Wärmestrahlung übertragen werden?
    Eigentlich kann doch nur die Energie des Systems als Wärme abgestrahlt werden, und der Impuls sollte konstant bleiben.
    Oder habe ich da einen Denkfehler?

  • By Bynaus, 17. Oktober 2010 @ 16:10

    Energie wird auf die Photonen übertragen, aber diese können auch Drehimpuls aufnehmen oder übertragen, wenn der Körper rotiert. Bei Asteroiden hat dieser sogenannte \”YORP\”-Effekt eine merkliche Auswirkung auf die Bahn oder das Rotationsverhalten. Bei Objekten, die so gross wie die Erde sind, ist die Auswirkung auf die Bahn minimal, aber ich kann mir schon vorstellen, dass über die Geschichte des Sonnensystems ein kleiner Teil des Drehimpulses der Erde-Mond-Systems über Wärmestrahlung verloren ging. Das geht allerdings nur, wenn die Wärmestrahlung asymetrisch (dh, nicht gleichmässig über eine gedachte Kugeloberfläche, die die Erde umgibt) abgestrahlt wird, was ja angesichts asymetrischen Gezeitenberge nicht so unwahrscheinlich scheint) abgestrahlt wird.

  • By Schmidts Katze, 17. Oktober 2010 @ 17:32

    Einspruch!
    Photonen haben keinen Drehimpuls.
    Und der YORP-Effekt beruht auf unterschiedlicher Absorption oder Abstrahlung von Energie bei unregelmässig-förmigen Körpern.

  • By Bynaus, 17. Oktober 2010 @ 23:32

    Sie haben keinen Drehimpuls, aber sie tragen Impuls weg. Wenn du ein Objekt hast, auf dem es eine einzige heisse Stelle hat, dann wird das Objekt durch die Abstrahlung dieser heissen Stellen mit der Zeit an Drehimpuls verlieren (genauso, wenn an dieser Stelle eine Kanone sitzen würde, die Masse ins All schiesst, was letztlich das gleiche ist). Auf diese Weise bremsen etwa Pulsare ihre anfänglich extrem hohen Rotationsgeschwindigkeiten ab. YORP war bloss ein Beispiel dafür, wie Photonen einen Einfluss auf den Drehimpuls eines Systems haben können.

  • By Der Beobachter, 18. Oktober 2010 @ 18:05

    Es geht mir nicht um asymmetrische Abstrahlung oder den YORP Effekt.
    Es geht schlicht darum das ein Teil der Rotationsenergie durch Deformation und Reibung in Wärme umgesetzt und irgendwann abgestrahlt wird.
    Das System wir auch dann Drehimpuls verlieren wenn es die Photonen ganz Kugelsymmetrisch abstrahlt, oder garnicht und einfach nur heißer wird. Oder wo sollte die Energie für diese zusätzliche Wärme sonnst herkommen ?

    Wieviel das ausmacht würde mich interessieren. Hab da aber keine Zahlen. Bynaus, hast du welche ?

    Zu Hulse und Taylor: Auch wenn ich davon überzeugt bin das es Gravitationswellen gibt ändert das nichts an der Tatsache das wir noch keine gemessen haben. Auch eine prämierte Beobachtung die zu unseren Theorien passt ändert das nicht. Der zweifelsfreie Beweis steht noch aus, die Sache ist noch nicht gegessen.
    Wie bei so vielen anderen Dingen die oft wie bare Münze gehandelt werden obwohl es nur vernünftige Annahmen sind. ( Dunkle Materie, Dunkle Energie samt beschleunigter Ausdehnung, Supersymmetrie, das Higgsfeld etc. etc. ). In vielen Fällen eilt eine \”indirekte Beobachtung\” der Annahme sogar voraus, was die Annahme noch zweifelhafter erscheinen lässt. Im Falle der GW war das aber nicht so.
    Aber das gehörte eigentlich nicht hier her.

  • By Bynaus, 18. Oktober 2010 @ 18:30

    Drehimpulserhaltung und Rotationsenergie haben zunächst einmal nichts miteinander zu tun. Die \”Rotationsenergie\” (in diesem Fall die Bahnenergie des Mondes) wird nicht erhalten, doch der Drehimpuls des Systems bleibt erhalten (so lange keine äusseren Kräfte einwirken, aber diese kann man hier vernachlässigen). Die Wärme, die freigesetzt wird, ist einfach die Differenz an Energie, die zwischen zwei verschiedenen Konfigurationen mit gleichem Drehimpuls, aber unterschiedlicher Bahnenergie freigesetzt werden muss.

  • By Ehrenfried, 19. Oktober 2010 @ 13:14

    [wiki] Die Länge des Drehimpulsvektors ist gleich dem Produkt aus Masse, Radius und Geschwindigkeit.

    Das heißt: Wenn durch die Wirkung der Gezeitenkräfte einer Sonne die Eigenrotation eines Planeten abgebremst wird, dann ist eine Portion Drehimpuls verschwunden (Wohin?). Der Teil der Energie, der durch Reibung an den Wärmehaushalt des Planeten abgegeben und schließlich als Infrarot zirkumpolar in das All hinausgestrahlt wird, der ist davon völlig unabhängig.

  • By Der Beobachter, 19. Oktober 2010 @ 17:49

    Also meines Erachtens nach ist Rotationsenergie und Drehimpuls genau das selbe und nur solange eine Erhaltungsgröße solange sie nicht in eine andere Energieform umgesetzt wird, wie jede andere Energieform auch. Irgendwie steh ich jetzt auf der Leitung, drum halt ich mal den Rand bevor ich Blödsinn verzapf und werd mich selbst nochmal damit auseinandersetzten wie das so ist mit Dingen die sich drehen. :-)

  • By Bynaus, 21. Oktober 2010 @ 17:44

    Drehimpuls ist ein Impuls – ein Produkt aus Masse und Geschwindigkeit (in diesem Fall: Winkelgeschwindigkeit). Eine Rotationsenergie ist jedoch eine Energie, ein Produkt aus Masse und Geschwindigkeit im Quadrat. Das ist nicht das gleiche. Wenn du den Impuls – bei gleicher Masse – halbierst, nimmt die Energie um den Faktor 4 ab.

    Bei der Gezeitenreibung bleibt der Drehimpuls grundsätzlich erhalten: Was z.B. der Mond an Drehimpuls gewinnt, verliert die Erde denselben Betrag. Die Übersetzung ist aber nicht \”Reibungsfrei\”, deshalb wird der Drehimpuls nicht exakt erhalten – ein Teil davon geht letztlich auf die Wärme über, die bei besagter \”Reibung\” entsteht.

  • By Der Beobachter, 21. Oktober 2010 @ 18:24

    Da hast du schon recht und das weiß ich auch. Ich meinte mit \”das selbe\” bloß \”sie gehen hand in hand\”.
    Aber weiter unten meintest du Drehimpuls und Rotationsenergie hätten nichts mit einander zu tun. Deshalb kann ich dir hier auch nicht folgen.
    Zitat
    \”Die Wärme, die freigesetzt wird, ist einfach die Differenz an Energie, die zwischen zwei verschiedenen Konfigurationen mit gleichem Drehimpuls, aber unterschiedlicher Bahnenergie freigesetzt werden muss.\”
    Wenn sich die Energie ändert muss sich auch der Impuls andern. Ich hab keine Ahnung was du hier meinst.
    Aber lassen wirs gut sein. Fest steh, ein Teil geht in Wärme über, der Gesamtdrehimpuls ist am Ende nicht gleich.

  • By Bynaus, 22. Oktober 2010 @ 12:27

    Mit \”nichts miteinander zu tun\” meinte ich halt, dass das im Prinzip zwei ganz verschiedene Dinge sind: das eine ist ein Impuls, das andere eine Energie. Gut, dass dies nun geklärt ist. :)

    Was ich meinte ist folgendes: Zwei verschiedene Konfigurationen von Erde-Mond-Abstand / Erdrotationsgeschwindigkeit können denselben Drehimpuls haben – aber gleichzeitig eine unterschiedliche Energie besitzen, eben weil der Impuls mit der Geschwindigkeit skaliert, die Energie aber mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Wenn das System vom einen Drehimpulszustand in den anderen übergeht, muss folglich Energie freigesetzt werden (das gibt dir auch gleich die Richtung, in die sich das System entwickeln wird).

  • By Ehrenfried, 22. Oktober 2010 @ 20:02

    Ich habe mir dazu noch folgende Gedanken gemacht: Wenn ich auf der Erdoberfläche mein Fahrrad abbremse, dann überträgt sich der scheinbar verloren gehende Drehimpuls des Rades auf die Erde. Wenn ich mir draußen im Weltraum einen rotierenden Körper aus geeignetem Material denke, und dazu einen Schraubstock in geeigneter Größe, mit dem ich diesen Körper, während er vor sich hin rotiert, äquatorial zusammendrücken kann… Dann ließe sich auch bei gedacht idealer Schmierung beobachten, daß sich das dem Körper beim stetigem Durchwalken abgenommene Drehmoment äquivalent auf den Schraubstock überträgt. Was ja auch zu erwarten ist. Damit man also einen vernünftigen Versuch machen könnte, müßte man den Schraubstock irgendwo über einen längeren Hebel fest verankern. Nun, ich behaupte mal etwas großspurig, er sei an der Sonne befestigt. Nun frage ich mich, in wie weit man von der Gravitationswirkung der Sonne, die einen Planeten ja in derselben beschriebenen Weise verformt, verlangen darf, daß sie das vermißte Drehmoment zurück in eine Bewegung der Sonne überträgt. Ich gebe zu, daß meine Vorstellung von Gravitation das nicht hergibt. Selbst mit viel Fantasie nicht. Wo also ist das Drehmoment, bez. der zugehörige Drehimpuls hin?

    Aus meiner Sicht bleibt nur eine Bahnänderung als Lösung?

  • By Frank, 7. November 2010 @ 07:02

    \”Warum wurde die Erde nie von einer intelligenten ausserirdischen Lebensform besucht?\”
    Wer ist denn sich da so sicher?

    > Man soll den Tag nicht vor dem Abend loben! < Oder einfach mal öfter die Augen auf lassen.
    Nach der Intelligenz der meisten Menschen zu urteilen würden diese wohl \”eine ausserirdische Intelligenz\” noch nicht mal erkennen, wenn Sie direkt vor ihnen stünde!
    Warum sollte diese auch auf die Erde kommen, wo es doch auch bezweifelt werden muss ob es auf der Erde intelligentes Leben gibt! :)

  • By Ehrenfried, 7. November 2010 @ 13:11

    @Frank: Ich vermute, man muß die Frage damit beantworten, daß der üblicherweise in Filmen vorhandene \”Trägheitsdämpfer\” physikalisch unmöglich ist. Eine interstellare Reise von biologischen Lebensformen wäre eine ungeheure Strapaze, so könnte ich mir noch am ehesten vorstellen, daß welche am Ende einer Odyssee hier stranden oder eine Bruchlandung hinlegen.

    Allgemein kann man nach derzeitigem Kenntnisstand davon ausgehen, daß solche bewohnbare Welten wie unsere Erde im Universum selten sind, während gleichzeitig die Möglichkeiten, daß Zivilisationen ihre Welt leichtfertig zerstören können, vielfältig sind. Daraus schlußfolgere ich, daß es etliche heimatlos gewordene Reste von Zivilisationen gibt, die jedes erdenkliche Risiko eingehen würden, wieder in den Besitz eines habitablen Planeten zu kommen. Für uns also ein Grund mehr, mucksmäuschenstill zu sein.

  • By Axel, 7. November 2010 @ 19:48

    @Ehrenfried
    \”Allgemein kann man nach derzeitigem Kenntnisstand davon ausgehen, daß solche bewohnbare Welten wie unsere Erde im Universum selten sind, während gleichzeitig die Möglichkeiten, daß Zivilisationen ihre Welt leichtfertig zerstören können, vielfältig sind.\”

    Das fasse ich als Kompliment auf für die Menschheit! hehe

  • By Beverly, 8. November 2010 @ 17:03

    Wir haben folgende Aussagen:

    1. Es gibt sehr viele Himmelskörper – Planeten, Monde, vielleicht auch andere – mit Leben im Universum.

    2. Auf einigen dieser Himmelskörper entwickelt sich aus Leben Intelligenz, aus Intelligenz Zivilisation und einige der Zivilisationen schaffen es, ihre Galaxis oder gar große Teile des Kosmos zu bereisen.

    3. Ich und auch Sie haben keine Kenntnis darüber, dass eine dieser Zivilisationen jemals die Erde oder auch nur das Sonnensystem besucht hat.

    Welche Erklärungen gibt es, um diese 3 Aussagen in Übereinstimmung zu bringen? Die Antwort: eine Menge!

    Beispiele:

    – wir wurden vor 3000 Jahren besucht und das nächste UFO ist erst in 7000 Jahren fällig
    – Beweise für die Existenz Außerirdischer werden der Öffentlichkeit vorenthalten
    – Zivilisationen sind so dünn gesät, dass sie einfach zu lange brauchen, um alle Himmelskörper nach Leben abzusuchen und uns noch nicht gefunden haben
    – bitte einen Blick in den Garten werfen, weil dort vielleicht ein UFO gelandet ist und sich die Diskussion erübrigt hat
    – Zivilisationen \”verlassen\” auf die eine oder andere Art nach einigen Tausend Jahren unser Universum – sei es durch Selbstvernichtung, gewaltloses Aussterben oder Wechsel auf eine \”höhere\” Daseinsebene. Daher existieren in unserem Universum v. a. Überreste verschwundener Zivilisation und unreife Zivilisationen wie unsere. Das Leben tobt auf einer Daseinsebene, die wir uns nicht vorstellen können.
    – die Erde ist als Ort für Leben ein krasser Außenseiter. Das Leben tobt z. B. auf Hot Jupiters, weil es da pro Flächeneinheit 1000mal mehr Energie gibt als auf der Erde.
    – wir leben in einem Zoo/Aquarium oder auch einer Simulation und die Erbauer unserer Welt haben den Kontakt mit Außerirdischen nicht vorgesehen. Die Menschheit ist demzufolge so wie ein Goldfisch im Glas, der sich für den Einzigen seiner Art hält.

  • By Ehrenfried, 8. November 2010 @ 22:52

    @Beverly: Oder das: 99,9% aller Zivilisationen zerstören sich innerhalb von 1000 Jahren, nachdem sie in der Lage waren, in den Weltraum vorzudringen. So kommt es in 100 Mill Jahren nur recht selten vor, daß mehrere Zivilisationen gleichzeitig die Milchstraße \”bevölkern\”.

  • By Der Beobachter, 11. November 2010 @ 18:34

    @ Beverly

    Die wahrscheinlichste Erklärung ist das Zivilisationen im Universum so selten sind das nur eine unter 1000en Galaxien eine beherbergt.
    Das bedeutet dass es zwar immer noch Millionen von Zivilisationen gibt, das diese im Mittel aber zig Millionen Lichtjahre voneinander entfernt sind.
    Höchst wahrscheinlich sind solche Entfernungen nicht zu überbrücken weshalb sie einander nie begegnen.
    Ich gehe also davon aus dass wir in der Milchstraße und vielleicht sogar im ganzen Virgo Cluster alleine sind.

  • By Axel, 11. November 2010 @ 20:58

    @Der Beobachter
    \”Höchst wahrscheinlich sind solche Entfernungen nicht zu überbrücken weshalb sie einander nie begegnen.\”

    Solang wir nur normaler Raumfahrt nachgehen, wobei von A nach B der gesamte Raum durchquert wird. Aber diese Methode ist für bemannte Raumflüge selbst zu den nächsten Sternen, mit angenommener Fastlichtgeschwindigkeit, schon nicht mehr zumutbar. Es sit also unsere Aufgabe und mit Sicherheit auch die aller anderen Zivilisationen, früher oder später Antriebe zu entwickeln, die solche Distanzen in sehr kurzer Zeit \”zurücklegen\”, bzw eben nicht zurücklegn indem sie ein Objekt von A nach B versetzen. Selbst wenn eine Zivilisation bereits einen solchen Antrieb hat, dauert es noch Millionen Jahre bis sie uns oder auch nur eine ander Zivilisation finden, bei 100 Mrd Galaxien im bekannten Universum. Jede enthält im Mittel nochmal 100 Mrd Sterne, versucht doch nurmal bis 1 Mrd zu zählen, dazu braucht ihr über 90 Jahre, wenn man ca 3 Sekunden pro Zahl braucht. Die Zivilisation bräuchte überdies einen LEbens-Scanner, der im 3s-Takt Sterne scannen kann, denn jeden Stern abzuklappern per Flug dürfte unednlich lange dauern.
    Aber ich will hoffen das du falsch liegst, mit der Theorie nur einer Zivilisation pro Galaxie.

  • By Der Beobachter, 12. November 2010 @ 18:38

    @ Axel
    Dieser Scanner vom dem du sprichst wäre relativ trivial. Um ein starkes Indiz für Leben in unserem Sinn aufzuspüren muss man nur nach Sauerstoff und Ozon Linien suchen. Mit einer nur wenig fortschrittlicheren Technik als unserer heutigen lassen sich vermutlich 1000e Sterne pro Sekunde danach absuchen. Das ist also nicht das Problem.

    Ich glaub nicht das sich andere Reisemöglichkeiten verwirklichen lassen. Für den von dir angespielten Warpantrieb bräuchte es Dinge die es schlich nicht gibt, wie negative Energie zB. Und das schlichte Faktum das noch niemand hier war ist ein starkes Indiz dafür.

    \”Normal\” zu fliegen wie du meinst ist nahe an der Lichtgeschwindigkeit nicht so ein Zeitproblem, zumindest nicht für die an Board, da dauert die Reise nicht solange.
    Und für potentiell unsterbliche Zukunftsmenschen ist Zeit auch nichtmehr soo wichtig.

    Es bleiben nur 2 Möglichkeiten, entweder man kann garnicht zu den Sternen reisen oder \”die Anderen\” sind verdammt weit weg. Ich bevorzuge zweiteres anzunehmen.

    Das gehört aber wiedermal alles nicht in diesen Thread :-)

  • By Axel, 14. November 2010 @ 12:14

    @Der Beobachter
    Eine gute Überleitung, denn selbst auf dieser Seite hier gibt es etliche Threads die sich mit unkonventionellen Reisemethoden befassen. Für mich persönlich bleibt ein Wurmloch die bis jetzt beste Variante, da selbst die Physik die Existenz dieser nicht ausschliesst. Die Energie dafür ist heute und in absehbarer Zeit natürlich nicht aufzubringen. Aber bevor wir uns mit Überlicht direkt durch den Raum bewegen, was auch physikalisch nicht möglich ist, werden es in Zukunft wohl eher schaffen die Anforderungen für die Öffnung eines Wurmloch zu schaffen. Klar beides ist heute noch völlig Utopie, die Frage ist nur was etwas weniger unrealistisch ist.

  • By Ehrenfried, 12. Dezember 2010 @ 19:36

    @Axel: Weniger fern sehen und mehr Rad fahren! Wurmlöcher sind unwahrscheinlich.

Other Links to this Post

RSS-Feed für Kommentare zu diesem Beitrag. TrackBack URI

Hinterlasse einen Kommentar

© 2006 - 2011 Matthias Meier. Alle Rechte vorbehalten. | Final Frontier wurde erstellt mit WordPress | Theme basiert auf Alibi-Theme von WordPress Themes