Exomanen

Presentatie voor Vendelinus, Genk, 9/4/2022

Transcript

1. Exomanen Bart Buelens, 9/4/2022
2. Wat zijn exomanen? • Planeten zijn hemellichamen die om een ster draaien (en niet zelf een ster zijn) • Manen zijn hemellichamen die om een planeet draaien • Exoplaneten zijn planeten bij andere sterren dan de zon • Exomanen zijn manen bij exoplaneten
3. Exomanen waarnemen • Met behulp van de transit methode • Veel exoplaneten op deze manier gevonden met de Kepler ruimtetelescoop • Exomanen waarnemen is veel moeilijker dan exoplaneten
7. 2017, eerste succes • Exomaan rond exoplaneet Kepler 1625-b, genaamd Kepler 1625-b-I • Ster vergelijkbaar met zon • Planeet is gasreus, enkele keren massa van Jupiter • Exomaan, grootte vergelijkbaar met Neptunus ster planeet maan straal 1,7 R_zon ong. R_jupiter ong. 5 R_aarde massa 1,04 M_zon < 11,6 M_jupiter 19 M_aarde afstand 8000 lichtjaar v ons ong. 1 AU van ster ? periode 287 d ?
8. 2022, tweede succes • Kepler 1708-b-I • de helft kleiner dan Kepler 1625-b-I • nog steeds 2,6 keer de straal van de Aarde ster planeet maan straal 1,1 R_zon 0,88 R_jupiter ong. 2,6 R_aarde massa 1,09 M_zon < 4,6 M_jupiter < 37 M_aarde afstand 5580 lichtjaar v ons ong. 1,6 AU van ster ? periode 737 d 4,6 d
9. Bevestigen • geen van beide zijn reeds onafhankelijk waargenomen ter bevestiging • gaat het wel echt om exomanen? • zijn de patronen in de lichtcurves geen ruis? • men verwacht uitsluitsel te krijgen met de James Webb Telescoop • het is daarbij afwachten op de volgende transits, voor Kepler-1708b is de volgende pas 24 maart 2023
10. Grote manen in andere stelsels • hoe groter hoe meer licht van de ster ze afblokken • hoe massiever, relatief ten opzichte van hun planeet, hoe meer zwaartekracht-effect ze hebben op hun planeet, wat zich uit in variaties en patronen in transit tijden
11. Manen in ons zonnestelsel Planeet Aantal manen Venus 0 Mercurius 0 Aarde 1 Mars 2 Jupiter 79 Saturnus 82 Uranus 27 Neptunus 14 Pluto (dwergplaneet) 5 https://www.go-astronomy.com/planets/planet-moons.htm (2022)
12. Relatieve massa van maan tov planeet • Nummer 1 in ons zonnestelsel: Aarde – Maan, Maan is 1% massa Aarde • Alle andere manen minder dan 0,01 % massa van hun planeet • Charon is wel 12% massa van Pluto (maar da’s geen planeet meer)
13. Maanvorming 1. restanten van protoplanetaire schijf, gevormd bij vorming planeet bijv. Titan bij Saturnus en de Galileïsche manen bij Jupiter 2. gravitationeel ingevangen brokstukken die elders gevormd zijn bijv. Phobos en Deimos bij Mars en Triton bij Neptunus 3. gevormd uit brokstukken na impact van botsing van (proto)planeet met ander hemellichaam bijv. Maan bij de Aarde en Charon bij Pluto (enige 2 voor zover we weten)
14. Nieuwe resultaten “Large planets may not form fractionally large moons” (Nakajima, feb. 2022) https://www.nature.com/articles/s41467-022-28063-8 • Simulaties van botsingen, stof- en gasringen, en maanvorming • Daarbij massa’s van planeten laten variëren en kijken wat er gebeurt • Onderscheid tussen rotsplaneten en ijsplaneten, omwille van massa die kan verdampen en massa van stofringen
16. Bevindingen • Grote manen bij rotsachtige exoplaneten massiever dan 6 keer de Aarde zijn heel onwaarschijnlijk • Grote manen bij ijsachtige exoplaneten massiever dan 1 keer de Aarde zijn heel onwaarschijnlijk • Meest waarschijnlijk bij planeten met straal minder dan 1,3 tot 1,6 x Aardstraal • bij grotere planeten lopen de temperaturen na botsing te hoog op, is er te veel damp, die de brokstukken weer naar het oppervlak sleurt
17. Aanbevelingen • Met Kepler hebben we vooral gezocht bij gasreuzen… niet meest kansrijke exoplaneten om relatief grote manen bij te vinden • Meer aandacht zou moeten gaan naar “super-aardes” • maar dat is moeilijker net omdat die kleiner zijn, en minder makkelijk te zien met de transit-methode • zoals gezegd, hoop gericht op de JWT