*rc3-Vorspann Musik*
Herald: Klimawandel, Überbevölkerung, staatliche Überwachung, Pandemien,
kritische kriegerische Auseinandersetzung. Ahnt ihr, um welchen Planeten es geht? Die
letzte Botschaft, die über das Arecibo- Observatorium von Außerirdischen reinkam,
war in etwa... Man möge doch bitte von der Besiedlung anderer Planeten absehen,
solange man nicht einmal mit dem eigenen klarkommt. Dank des Talks von Knud Henke,
er ist Sternenfreund, Hobbyastronom und Mitarbeiter der Sternwarte Lübeck, werden
wir zumindest erfahren, wie wir Exoplaneten entdecken können. Zumindest
träumen von einer besseren Welt ist ja wohl noch erlaubt. Virtuelle Bühne jetzt
frei für den erklärten Sternen und Freund Knud Henke! *Applaudiert*
Henkel: Ja, danke für das Intro, ich bin Knud, genau und habe mir ein Hobby
ausgesucht, die Astronomie und Astro Fotografie. Ich habe immer das den
Kopfhörer runtergenommen. Ihr müsst bitte winken, wenn ich reinkommen soll, ist ein
sehr breites Feld. Wir haben verschiedene Themen zusammengestellt, die wir jetzt in
einer kleinen Vortragsreihe heute Abend und Mittwoch Abend mit euch teilen wollen.
Ich habe mir das Feld der extra solaren Planeten genommen, also fremde Welten, die
um andere Sterne kreisen. Und warum beschäftigen wir uns damit? Naja, das eine
wie angekündigt kann der nahende Weltuntergang sein. Sei es, dass ein
Meteorit hier einschlägt oder dass wir Menschen mit unserer eigenen Kraft es
selber schaffen, uns die Lebensgrundlage zu nehmen. Klimawandel,
Ressourcenverschwendung, Kriege und so weiter deuten darauf hin, dass wir darin
ganz gut sind. So wie hier links zu sehen im ehemaligen Syrien. Eigentlich mal ein
sehr freudiger Staat. Jetzt kann man schön den Stern beobachten. Oder es ist die
Lust, etwas Neues zu entdecken. Und das ist das, was viele Wissenschaftler treibt
und was immer es bei euch ist. Ich hoffe, ich habe die Chance, in den nächsten
halben Stunde ein paar Einblicke zu geben zu dem Thema Exoplaneten und wie der Stand
der Forschung momentan ist. Zum Ablauf: Wir gehen kurz darauf ein, was sind
Exoplaneten eigentlich? Dann, wie detektiert man sie? Da greifen wir uns nur
zwei Methoden aus. Es gibt deutlich mehr. Dafür reicht die Zeit aber nicht. Dann die
Frage, Können wir dort leben? Und was sind so die nächsten Schritte in der
Wissenschaft? Wir versuchen diesem Geheimnis einer neuen Erde etwas näher zu
kommen und der Frage, ob es sich lohnt, den langen Weg dorthin auf sich zu nehmen.
Fangen wir an mit dem Planeten. Was ist eigentlich ein Planet? Und da gibt es eine
Definition, die kommt von 2006 und die Älteren unter euch erinnern sich
vielleicht noch. Das war der Moment, an dem dem kleinen Pluto seinen Planeten
Status aberkannt wurde. Da gibt es die Internationale Astronomische Union und die
hat Kriterien aufgestellt, was ein Planet ist. Und ein Planet ist erst mal ein
Himmelskörper, der sich auf einer Bahn um die Sonne befindet, der über eine
ausreichende Masse verfügt. Dass er eine runde Hydrostatisch im Gleichgewicht
befindliche Form annimmt, also nicht irgendwie eckig geformt ist wie die
meisten Asteroiden oder auch Zwerg Planeten. Die Umlaufbahn muss er bereinigt
haben. Das heißt, auf dem Weg, wo er sich um die Sonne dreht, dürfen keinerlei
Materien oder größere Klumpen mehr übrig sein. Und das ist zum Beispiel der Grund,
weshalb Pluto rausgefallen ist aus dieser Betrachtung. Und so was würde natürlich
auch auf den Mond aufzupassen, der zum Beispiel um unsere Erde kreist oder auch
Jupiter, Saturn haben alles deutlich mehr Monde als die Erde. Und deshalb die
Definition. Es darf kein Mond sein. Aber was sind Exoplaneten? Nun, das ist im
Prinzip total simpel. Wir tauschen die Sonne aus durch einen anderen Stern und
Exoplaneten ist die Kurzform von Extra und Solar, Extra aus dem Griechischen
außerhalb Solar des Einflusses der Sonne heißt so viel wo Exoplaneten umkreisen
andere Sternensysteme und machen das in der Regel auch auf einer definierten
Umlaufbahn. Und dort können wir versuchen, ihnen nachzuspüren. Auf die nächsten
Folien haben wir häufiger mal auch Beispiele drin. Deshalb vielleicht die
Kurz zur Benennung des Ganzen. Die heißen nicht, keine Ahnung, Saturn und Pluto oder
Mars, sondern die setzen sich zusammen aus ihrem Hauptsternensystem, der einen bisher
gegebenen Namen hat. Und da hängt man einfach Kleinbuchstaben an. Das fängt an
mit B, das dann folgt CDEFG und so weiter. Entsprechend der Reihenfolge ihrer
Entdeckung. Das heißt, wenn ich jetzt von außerhalb käme und unser Sonnensystem
nähme und unsere Sonne heißt Sonne, dann hätte ich Sonne b, Sonne c Sonne d. Das
wäre dann unsere Erde. Sonne E. Das wäre der Mars und so weiter und so fort. So
sind also Exoplaneten benannt und im Laufe der Zeit werdet ihr feststellen oder auch
sehen, man fängt an mit einem Planet, dann wird ein weiterer gefunden und so weiter
und so fort. Das hat alles seine Gründe und auf die gehen wir im Weiteren ein. So
wie findet man nun Exoplaneten? Wie gesagt, es gibt mehrere Möglichkeiten. Die
schönste ist natürlich. Wir gucken einfach drauf. Und sehen direkt den Exoplaneten,
wie um einen fremden Stern guckt und hier haben wir mal ein Bild der Sonne vom
Funktionsprinzip her. Hier seht ihr ein Satellitenbild in der Mitte ist die Sonne
und da habe ich so eine Art Kelle in der Mitte. Das kann man sich vorstellen wie so
eine Polizeikette. Die hält man jetzt direkt über die Sonne und damit ist die
Sonne abgedunkelt. Das heißt, das Licht fällt nicht mehr auf den Kamera. Chip und
damit mache ich drumherum alles das sichtbar, was sich hier gerade befindet.
Und das, was man hier sieht, ist von 2013 der Satellitenaufnahmen. Wo man einen
Asteroiden sieht, der einmal sich der Sonne nähert und wieder rausgeht. Auf dem
Wege hat man tatsächlich schon zigtausende von Satelliten entdeckt, die um die Sonne
kreisen als Asteroiden. Und man sieht die Venus hier entsprechend auch dargestellt.
So, das gleiche können wir auch machen bei anderen Sternen. Und hier mal zwei
Beispiele: Einer von links ist vom Haupt B. Das ist ein Stern vom Haut und B war
eine ganz groß gefeierte Entdeckung. Leider hat sich letztes Jahr
herausgestellt, dass es Fehlalarm, das ist gar kein Planet. Ich habe es trotzdem
reingenommen, weil es damals eine ganz große Meldung war. Es sind tatsächlich
zwei Gaswolken, die zusammengestoßen sind und jetzt um das Zentrum ihres Sterns
wandern. Und rechts daneben seht ihr HR 8799. Es ist ja auch bekannt als V 342
Picardie, das das 430 Lichtjahre entfernter 60 Millionen Jahre alter Stern.
Und der hat tatsächlich vier Exoplaneten, die momentan bekannt sind und man hat sie
von außen nach innen entdeckt. Das heißt, der Äußere, der hier oben links ist, ist
tatsächlich HR81799B. oben rechts folgt C. Dann der unten rechts steht, ist der D
und der ganz nah dran ist, ist der E Planet. Und das ist eine Aufnahme, die vom
Kap Konservatorium gemacht wurde. Nach demselben Prinzip, wie ich das eben
erzählt hatte von der Satelliten Aufnahme unserer Sonne. Ja, das Problem, was wir
hier haben, ist vor allen Dingen bei den direkten Aufnahmen. Die Sonne ist extrem
hell im Vergleich zu ihrem Planeten. Wenn ich z. B. unser Sonnensystem nehme,
dann ist die Sonne ungefähr eine Million mal heller als unsere Erde. Das heißt,
wenn ich von draußen versuche, die, dass diese die Erde neben dem der hellen Sonne
aufzunehmen, dann ist das ein Kontrast, den ich kaum abbilden kann. Das wäre
ungefähr, als würde ich hier von Lübeck aus auf die Marienkirche gehen, meine
Kamera Richtung Hamburg richten, ins Volksparkstadion und neben dem Flutlicht
versuchen. Hier ist eine kleine Fliege abzulichten. Auf die Entfernung und das
Gleiche tun wir hier. Das heißt, es klappt vor allen Dingen bei Sonnen, die möglichst
leicht schwach sind. Und das sind gerade Sternensysteme, die sich in der
Anfangszeit anfangen zu bilden. Das sind Kandidaten, bei denen ich die Chance habe,
diese direkten Aufnahmen zu machen. So viel zur direkten Beobachtungs Methode.
Die Methode, mit der wir inzwischen am meisten gefunden haben, ist die sogenannte
Transitmethode. Die lässt sich auch sehr einfach machen. Wir haben auch im weiteren
Verlauf der Vorträge hierzu einen eigenen Vortrag. Das könnt ihr selber machen mit
einer Spiegelreflexkamera aus dem Garten raus oder mit einer kleinen kleinen
Kamera letztlich, einer Webcam würde auch schon funktionieren. Das wird euch Harald
dann im Detail zeigen, wie man das machen kann und wie er selbst solche Exoplaneten
damit am Himmel vermessen könnt. So lange Rede kurzer Sinn hier eine kleine
Illustration der NASA schön bunt gemalt. Die arbeiten man gut mit mit Bildchen. Was
passiert? Wir haben im Prinzip eine kleine lokale Sonnenfinsternis, also der der
Planet zieht vor der Sonnenscheibe vorbei und dunkelt das Licht temporär ab, während
er vor der Sonnenscheibe vorbeizieht. Das bedeutet natürlich, ich muss mich in der
Bahnebene befinden. Das heißt, wenn wir einen Stern angucken, dann müssen die
Planeten genau in der Ebene rotieren, dass sie vor unserem oder zwischen der Sonne
und unserer Kameraden durchziehen. Dann kann ich dieses Signal messen. Das heißt,
große Planeten, die nah an der Sonne sind, die werde ich statistisch häufiger
entdecken. Kleine Planeten entsprechen weniger und die Wahrscheinlichkeit, dass
die Erde von außen entdeckt würde, liegt bei oder bei 0,465 prozent. Also das ist
entsprechend des Winkels, der sich ergibt aus dem Abstand des Planeten zur Sonne und
seiner Größe. Das kann ich machen, ja, terrestrisch, also mit erdgebundenen
Observatorien oder auch kleinen Optiken oder auch die großen Missionen
entsprechend über Satelliten gemacht. Das, was ich auch bräuche, sind mehrere
Umläufe. Das heißt, mein erster Umlauf zeigt mir, oh, da ist irgendetwas, was den
Stern verdunkelt, wahrscheinlich einen Exoplanet. Der zweite Umlauf sagt mir
dann, jetzt habe ich eine Periode, also die Umlaufdauer des Planeten um den Stern
muss bei der Erde ein Jahr beträgt und die dritte Messung mache ich dann, um zu
bestätigen, dass es wirklich nur ein Exoplanet ist, der auch genau ein Jahr
gedauert hat. Das heißt, ich muss relativ lange gucken und diese drei Messungen
geben mir dann aber relativ gut zurück. Ja, da ist was, dann wie lange dauert. Und
drittens es ist wirklich passiert. Das Ganze guckt wir uns jetzt mal an und das
was ihr hier seht, ist in der Mitte praktisch ein Stern. Ich hoffe, man sieht
meine Maus. Hier oben, der die kleine Kugel ist ein Planet und ihr seht unten
links die Lichtkurve über die Zeit, wenn ich das ganze jetzt starte, dann sieht man
wie der Planet einmal um den Stern läuft. Wir gucken jetzt in die Planetenbahn
rein. Achte bitte auf die Lichter Kurve. Der Planet zieht vor den Sternen, die
Kurve bricht ein, er hat den Stern passiert und dementsprechend habe ich mein
Signal aufnehmen können. Und genau das ist das was passiert, wenn wir mit der Kamera
die Transitmethode entsprechend aufnehmen. Je nachdem wie groß der Stern
ist, habe ich einen unterschiedlich starken Helligkeit Einbruch. Das können
wir hier dran sehen. Links haben wir einen größeren Planeten, auf der rechten Seite
einen Kleineren. Der große Planet wird zu einem größeren Helligkeit Einbruch führen
als der Kleinere. Das heißt, das sagt mir indirekt wie groß ist denn der Planet im
Verhältnis zu seiner Sonne und auf die Entfernung spielt es keine Rolle. Wir
reden hier über viele Lichtjahre. Ob ich mich da nun, ob der oder aufgrund der
Winkel Ausdehnung habe ich ein sehr gutes Bild. Ich kann auch sehr kleine Planeten
damit detektieren. Wie sieht es jetzt aus bei mehreren Planeten? Gucken wir uns hier
auch mal den Helligkeit Verlauf an. Ich habe hier drei Planeten, einen großen,
einen mittleren und einen kleinen. Der Große zieht zuerst durch, macht sein
Helligkeitseinbruch wandert wieder raus. Es folgt der mittelgroße. Wieder ein
Einbruch. Der Kleine hinterher. Die Kurve geht noch weiter runter. Der mittlere geht
raus und der kleine ist auch durch. Wer jetzt genau aufgepasst hat, sieht auch, dass die
NASA hier einen kleinen Fehler gemacht hat in ihrer in ihrer Helligkeit Verlaufs-
kurve. Weil natürlich die, die der Faktor, mit dem sich die Helligkeitskurve nach
unten verdunkelt, nachher auch wieder hoch genauso hoch geht. Also diese Zacken
Verlauf den man hier sieht, das ist so natürlich Quatsch, aber vom Grundprinzip
her könnte ja, das glaube ich, gut nachvollziehen, wie das Prinzip
funktioniert. So wie sieht es nun in der Realität aus? Gucken wir uns hier hat P.
7B an, ein recht interessanter Planet. Das ist ein riesen Planet mit 1,8 Jupiter
Massen. Und das spannende ist der umkreist sein Zentralstern alle 2,2 Tage.
Das heißt alle 2,2 Tage ist er einmal um seine Sonne herum rotiert ein Planet in
der Größe des des Jupiters. Das heißt, er ist extrem groß, extrem schwer. Die Sonne
ist ungefähr doppelt so groß oder der Stern dort ist doppelt so schwer wie
unsere Sonne und das, was er hier sieht in der oberen Kurve, das sind die
Einzelmessungen, dann habe ich hier diesen großen Einbruch. Dann läuft die Kurve
weiter und das ergibt praktisch hier mit meinen 2,2 Tagen einen Umlauf. Wenn man
aber das Ganze vergrößert, sieht man hier noch etwas. Man sieht nämlich in dem
unteren Bereich das sind die einzelnen Messungen, wo ich jetzt hier die blaue
Kurve habe. Das ist mein Mittelwert der Einzeln- Messungen. Man sieht, eins ist sozusagen
die STANDARD Helligkeit, die nimmt ein bisschen ab. Wenn der Planet nach vorne
kommt, dann kommt die Bedeckung. Es kommt zum starken Einbruch, die Helligkeit
steigt wieder an. Dann habe ich einen zweiten Dipp. Und so weiter, das heißt, im
Idealfall habe ich einen ganz gleichmäßigen Verlauf und der zweite Dipp
ist die Reflexion des Sonnenlichts, bevor der Planet auf der Rückseite der Sonne
praktisch immer hinter der Sonne verschwindet, auf der anderen Seite wieder
zum Vorschein kommt. Und genau das können wir ja auch ganz simpel messen. Und daraus
ergibt sich halt genau dieser Kurvenverlauf. So, das zur Transit-
methode. Man hat da inzwischen verschiedene Satellitenmissionen
gestartet, eine der erfolgreichsten war die Kepler Mission 2009. Das ist ein
Sensor, den sie da oben rechts mit 42 CCDs und die haben vier Jahre lang im Sternbild
Schwan das, jetzt haben wir 21 Uhr 18, so in ungefähr einer Stunde untergegangen
ist. Es hat vier Jahre lang auf dem Bereich draufgehalten und kontinuierlich
Messungen gemacht von allen Sternen, die da waren und hat darüber auch Hunderte
oder Tausende von von Exoplaneten entdecken können. Dann sind die Gyro
Sensoren kaputt gegangen. Am Keplers hat vier Stück zwei haben es überlebt. Haben die
Ingenieure die Software neu geschrieben, dann konnte er maximal 80 Tage noch in
eine Richtung im Stern oder in den Himmel blicken. Das heißt, ich habe nur noch sehr
kurze Umlaufzeit detektieren können, weil denkt dran, man braucht diese drei
Messungen um wirklich sagen zu können ja, da ist ein Transit gerade passiert. So.
Dann die nächste Methode. Die war anfänglich die erfolgreichere von allen.
Das ist die sogenannte Radial- Geschwindigkeitsmethode. Ein Stern hat
eine Masse, ein Planet hat eine Masse und wenn die beiden umeinander kreisen, dann
ist es nicht so, dass der Stern, das der Stern stehen bleibt, sondern der Planet
kreist drum herum, sondern beide bewegen sich um ihren virtuellen Masse-
Schwerpunkt. Das heißt, die rotieren ständig und was jetzt passiert ist. Ich
kann mir das Licht angucken, was der Stern aussendet und in einem Prisma
auseinanderziehen. Dann habe ich diese typischen Regenbogenfarben und innerhalb
dieses Lichtes, wenn man das sehr fein auseinander zieht, ist es die
Spektroskopie. Dann sehe ich verschiedene Emissions- und Absorptionslinien. Das sind
diese schwarzen Linien, die hier angedeutet sind. Und wer früher in Physik
aufgepasst hat, wenn ich Elektronen aus entsprechenden Höhen raus schlage, hebt
die auf ein höheres Energieniveau. Die fallen zurück, wird dabei Lichtstrahlen
emittiert und die hat immer eine ganz bestimmte Wellenlänge. Das heißt, ich kann
praktisch aus diesen Charakteristika, die da im Licht zurückkommen, sagen, welche
Atome in der Sonne drin sind und gerade das Licht absenden. Und ihr kennt auch den
Dopplereffekt. Bestes Beispiel Krankenwagen, der auf einen zukommt,
vorbeifährt. Das Tatütata ist erst sehr hoch vom Ton her. Der Wagen fährt
vorbei. Der Ton wird niederer frequenter oder ein Rennwagen fährt an einem vorbei
oder irgendwas in Richtung Zug. Und das gleiche passiert hier auch mit der mit dem
Licht, was ein Stern abstrahlt. Das heißt, diese charakteristischen Linien
verschieben sich innerhalb des Lichtes, weil der Stern entweder auf uns zukommt
oder von uns weg wandert. Und so habe ich einen Dopplereffekt und kann hieraus eine
Geschwindigkeit ermitteln, mit der ein extra solarer Planet an diesem Stern zieht
und den bewegt. So auch hier gilt wieder, ich muss relativ lange gucken, also das
gucken wir uns wieder an, wie das ganze dann aussieht in der Messung. Ich habe
auch noch mal einen Planeten, der hier um seine Sonne kreisen. Jetzt geht der Plan,
geht die Sonne oder der Stern von uns weg. Das Licht wird dunkler, er kommt zu uns
ran, es wird kurzweiliger, also höher in seiner seinem Licht, rotiert wieder von
uns weg. Dementsprechend habe ich hier wieder die Verschiebung ins Rotlicht rein
und das ist genau das, was wir auch messen, können wir das Spektrum eines Sternes
nehmen, dann verändert sich das immer innerhalb der Rotation. Und darüber können
wir relativ gut detektieren, da muss etwas an diesem Stern ziehen. Und wenn das ein
Planet ist, dann ist das eine perfekte Sinuskurve, ziehen jetzt mehrere Planeten
dran, dann habe ich sich überlagernde Sinuskurve und diese Sinuskurve musste ich
dann extrahieren, aber kann darüber auch sehr genau verschiedene Umlaufperioden
meiner Exoplaneten um den jeweiligen Stern vermessen. Gucken wir einmal mit einem
Blick auf die die Effizienz der Detecktionsmethoden, dass es hier
kumuliert das ganze Thema fing an vor gut 20 Jahren, dass man 95 das erste Mal, dass
man ein Exoplaneten detektiert hat. Und damals konnten das viele noch nicht
glauben, wie Planeten andere Sonnen. Das geht doch nicht. Die Erde ist doch
einzigartig. Pustekuchen. *lächelt* Findet man jede Menge. Und je mehr man guckt, desto mehr
findet man. Und es gibt verschiedene Methoden, die die erfolgreichste am Anfang
war die Radialgeschwindigkeitsmethode hier in Rot gezeigt. Dann kam die Transit
Methode von vielen Satelliten Missionen genutzt. Ganz spannend ist auch die Micro-
lensing Funktion. Die beruht darauf, dass Schwerkraft das Licht beugen kann. Das ist
eine sehr abgefahrene Methode. Ich habe sie jetzt weggelassen aus Zeitgründen.
Aber man kann auch darüber, zum Beispiel das Licht sich um schwarze Löcher herum
bricht und dann zu uns kommt. Dann verstärken sich diese Lichtemission zu
ganz bestimmten Mustern. Und darüber kann ich auch wieder praktisch in kurzer Zeit
ganze Sternensysteme vermessen. Aber wer es nachlesen will, sagt Microlensing, ist
eine sehr spannende Sache. So, wir sehen, wir sind jetzt bei knapp 5000 Exoplaneten,
die wir bisher detektiert haben. Und ja, dann geht es immer darum zu gucken, ist das
wirklich einer? Was ist denn das für einer? Und so weiter und so fort. Und die
Instrumente werden auch immer feiner. Ich habe vorhin gesagt, gut, man kann gerade
die die großvolumigen Planeten leicht detektieren um schwache Sterne. Deshalb
haben wir auch hier sehr, oder? In der Regel hat man sich auf Leuchtschwachere
Sterne konzentriert und hat auch ganz viele große Planeten gefunden, so wie
Jupiter oder noch größer. Und um eine Erde zu detektieren, braucht man schon feinere
Instrumente. Das ist lange Zeit nicht gelungen, ist aber inzwischen auch
möglich. Und je besser das Instrumentarium wird, desto mehr finden wir auch in der
Richtung. Ja, nun haben wir ein Planet gefunden. Jetzt ist die Frage, ist das was
für uns Menschen? Also kann ich dort leben? Und da reden wir von der
sogenannten Habitablen Zone. Die wird primär durch die vorhandene Energiemenge
bestimmt, die von einem Stern auf seinen Exoplaneten letztlich übertragen wird. Und
wir als Kohlenstoff abhängige Lebensformen brauchen vor allen Dingen auch Wasser,
damit wir leben können. Das heißt, die Frage ist, hat dieser Exoplanet auch den
richtigen Abstand zu seinem Stern, damit Wasser A vorhanden ist, B aber nicht
verdampft? Ins All oder wie einen Treibhauseffekt haben, dass es zu heiß
wird? Es sollte idealerweise flüssig sein. Das heißt, ich brauche auch nicht zwingend
ein Eisplanet, bei dem ich an das Wasser nicht rankommen. Wobei, das ließe sich
noch am am ehesten lösen, wenn man alleine mal verfolgt, ja wie schwer wir uns im
eigenen Sonnensystem tun, mit einer Fragestellung zum Beispiel wie, wo ist das
Wasser vom Mars geblieben? Dann kann man sich vorstellen, dass die Antwort noch
schwieriger ist, wenn wir sie versuchen für Exoplaneten zu finden. Aber
nichtsdestotrotz es gibt Methoden dafür. Und soll aber heißen, alles das, was wir
jetzt im Folgenden besprechen, das sind sehr viele Annahmen dran. Und ja, es gibt
sozusagen Wahrscheinlichkeiten dafür. Wenn wir uns eins oder konkret mal ein System
angucken sehr schön. Hier ist Trappist-1, das ist ein ganz kleiner Leuchtschwacher
Zwergstern, der eine 250 Tausendstel der Helligkeit der Sonne hat. Also kaum zu
sehen auch ein Teleskop und der hat nun mehrere Planeten. Das sind auch alles
Steinplaneten. Auch das kann man entsprechend detektieren. Da kommen wir
gleich noch im weiteren Verlauf zu und hier ist man gegenübergestellt die
habitablen Zone des Sonnensystems hier in blau dargestellt. Also ich habe hier im
oberen Bereich meine meine habitablen Zone da, dieser blaue Balken ist das. Das heißt
die Erde ist voll drin, inklusive seinem Mond. Der Mars ist auch komplett drin, die
Venus nicht mehr so ganz. Da ist es schon ein bisschen ein bisschen zu heiß und
Merkur ist entsprechend viel zu heiß. Also da würde sich kein kein Wasser halten auf
Dauer. Das funktioniert nicht. Dieses gelbe Kreuz in der Mitte sind genau die
Erddaten. In der y-Achse haben wir die Dichte und in der x-Achse dementsprechend
die Helligkeit oder die Energieauftritt von dem jeweiligen Stern, sei es die Sonne
oder auch Trappist-1. Man sieht hier, dass die Trappist Planeten BCD,FGH alle oder
viele von den in der habitablen Zone liegen. Man hat auch nahezu überall schon
Teile von von Wasser zumindest finden können und zum Beispiel der
Trappist-1F. Es ist ein, vermutet man, ein Ozean Planet. Also da hätten wir genug
Wasser. Das ganze System liegt 40 Lichtjahre entfernt zu uns, also relativ
nah in astronomischen Entfernungen. Das geht viel, viel weiter. 40 Lichtjahre ist
auch noch nichts, wo man heute sagen würde, da kommen wir ja nie hin. Die
Schwierigkeit ist immer, dass ich, wenn ich viel Masse beschleunigen will, dann
wird es schwierig. Wenn ich nur kleine Massen habe, dann ist es deutlich
leichter, die dorthin zu bewegen. Und angenommen, wir schaffen es mal mit einem
Viertel der Lichtgeschwindigkeit zu reisen, was zumindest theoretisch machbar
wäre, dann braucht man halt 160 Jahre. Das ist noch vielleicht vertretbar für ein
paar Generationen, die sich auf den Weg machen. Wenn man keine Alternativen hat.
Gut. Was soll das zeigen? Bevor wir diesen Weg gehen, müssen wir uns sehr genau
Gedanken machen. Lohnt es sich wirklich dorthin zu reisen und. Da brauchen wir
mehr Informationen zu. Und das sind so ein Rahmenparameter, die ich kurz ansprechen
möchte. Das eine ist, wir brauchen konkretere Messdaten, also ist das
eigentlich ein Gesteinsplanet? Ist das ein Gasplanet? Wie groß ist der? Welche Dichte
hat er? Damit wir wirklich sagen können, lohnt sich das? Was die Astronomen oder
eines der tollsten Diagramme in der Astronomie ist das sogenannte
Herzsprung-Russell-Diagramm. Das sieht er hier auf der rechten Seite. Das ist dieser.
Dieses. Dieses rote Gebilde nenne ich es mal und das ist einfach eine reale, reale
Messung aller Sterne. Hier im Umkreis von fünf Millionen Lichtjahren um die Erde hat
man alle, alle Sterne hier zusammengepackt. Jeder Stern ist ein Punkt
und das Rote sind einfach ganz viele Sterne, die da aufeinander liegen. Und das
erklärt so ein bisschen das Leben eines Sterns. Der wird geboren, der fängt
irgendwo hier unten an, ist sehr leichtschwach? Die Lichtstärke ist hier
die y-Achse und die x-Achse hat verschiedene Kategorien. Ganz oben haben
wir die Temperatur. Wir haben einen Sterntypen und unten auch die die
Leuchtfarbe. Das heißt, die Sonne ist hier irgendwo in der Mitte bei Nomina City 1,
das misst man in Sol, also im Sonnenlicht stärken, das heißt bei eins eins ist genau
der Schnittpunkt der Sonne und alle anderen Sterne sind demgegenüber hier
aufgetragen. Im Diagramm also ein neugeborener Stern fängt irgendwo hier
unten an, es kommen die Fusionskräfte und so weiter. Er wird immer heller, immer
heißer und irgendwann entscheidet sich hier oben in diesem, diesem Block sein
Leben. Er geht raus als roter Planet, geht unter oder wird zum Zwergplaneten, wirft
seine Hüllen ab und endet als weißer Zwerg. So, das ganze geht noch fröhlich
weiter. Wir müssen uns noch Gedanken machen über das Gewicht von Planeten. Die
kriegen wir auch raus mit der Radial- Geschwindigkeitsmethode. Das zweite ist
die Durchmesserdichte von Sternen und Planeten. Da ist vor allem das Thema
Astrosaismologie sehr interessant. Und wenn wir uns die Atmosphäre angucken,
können wir das auch tun. Wir haben den Stern, wir haben den Planeten, der
durchzieht. Aus der Atmosphäre des durchziehenden Planeten bekommen wir
gewisse Wellenlängen. Einmal vom Stern selber und das gemeinsame Bild unter
Subtraktionsverhalten gibt die Wellenlängen des jeweiligen Sterns. Das
können wir machen und dann sieht das Ergebnis so aus. Das ist jetzt meine
letzte Folie, mit der bin ich auch durch. Als Beispiel haben wir hier WASP-39B. Ein
Supergigant mit Umlaufzeit von vier Tagen. Ein bisschen heiß vor uns, aber hier
können wir sehr schön sehen, wie wir verschiedene Moleküle eines Exoplaneten
wirklich vermessen können. Bei einem Exoplaneten mit 700 Jahren, Lichtjahren
Entfernung. Gut, vielen Dank. Ich kenne Signale, dass die Zeit vorbei ist und
hoffe, der Einblick hat euch gefallen und man findet einiges an Material dazu. Und
Kepler ist gerade gestartet. Weitere Missionen auch. Das heißt, wir kriegen
jede Menge neuer Instrumente, die die Messung hier auch werden verbessern
können.
Herald: Lieber Knud, das höchste Lob, dessen Vulkanier fähig sind. Faszinierend.
Bitte stell dir jetzt einen Raum vor, wo dutzende Menschen so dieses faszinierend
aufstehen, bevor ein tosender Applaus kommt. Und es tut mir so herzlich leid,
dass wir sozusagen im virtuellen jetzt Dir dieses Erlebnis nicht bieten können, dass
du einen, wie ich finde und wie, alleine durch die Anzahl der Fragen, die
inzwischen rein gepurzelt sind, viele Wesen es faszinierend fanden, was du
gesagt hast und auch, wie du es gesagt hast. Wir haben Fragen und wir haben ein
bisschen auf die Zeit achten müssen, aber niemand wollte dich wirklich unterbrechen,
bis auf die Zeit hat. Henke: Ich hätte noch weiter machen
können. *alle lachen* Herald: Keine Frage. Du, die allererste
Frage, die, die mir ich starte mal. Das fühlt sich immer noch starten würde. Kann
man denn tatsächlich voraussetzen, dass die Bahnebene aller Planeten immer, dass
alle Planeten immer auf einer Bahn laufen? Henke: Nein, kann man nicht. Also
typischerweise ist es so, wenn sich einen ein Sternensystem bildet, dann tut es das
in einer Aggregationsscheibe. Das heißt das Gas komprimiert sich im Universum. Es
kommen typische Sternenentstehungs- Gebiete. Da zeigen wir euch, auch heute
müssen diese morgen Nacht ein bisschen was in den Live Durchgang. Und in diesen
Sternen-Gebieten sammelt sich das Gas, die die Teilchen verklumpen und in diesem
Prozess selber bildet sich eine Scheibenform aus. Das heißt typischerweise
ja sind die Planeten immer in einer Bahn Ebene, aber die können auch gestört
werden, wie z. B. bei uns der Planet Pluto oder es ist der Zwergplanet
Pluto. Der ist gestörte läuft nicht in derselben Bahn wie die anderen Planeten
oder die denen haben vor zwei Jahren eine total interessante Entdeckung gemacht,
dass der... da haben Exoplaneten detektiert, die rückläufig sind zur
Rotationsbewegung ihrer Sterne. Es gibt alles mögliche da draußen und alles was
wir wissen ist, dass wir nichts wissen... und ...
Herald: Was wir auch ein bisschen geht auf folgende Frage in diese Richtung. Denn
wenn man einen Exoplaneten entdeckt hat, dadurch durch die Helligkeits-änderung das
was du am Anfang sagtest. Helligkeitsänderung einer Sonne, auf die
du ja guckst, wenn der Planet da quasi durchgeht, ist es nicht extrem
unwahrscheinlich, dass die Planeten direkt zwischen uns und der entfernten Sonne
stehen? Henke: Ja.
Herald: Du hattest ja gesagt, dass es nur noch 0,46 prozent Wahrscheinlichkeit gibt.
Also ja, und wie viele Exoplaneten sind uns denn da sozusagen durch die Lappen
gegangen? Henke: Ja, jede Menge. Also. Es gilt
heute als STANDARD, dass ein Stern Planeten hat. Da kann man fest von
ausgehen. Bei der Erdgroßen Planeten sind wir tatsächlich unter einem Prozent. Beim
Jupiter ungefähr haben wir eine Wahrscheinlichkeit von 10 prozent, dass
wir ihn detektieren würden, wenn er vor seiner Sonne vorbeizieht.
Herald: Nur ganz kurz zur Sicherheit, damit ich das richtig verstanden habe.
Eigentlich können wir davon ausgehen, dass jeder Stern ein Planetensystem hat?
Henke: Ja, also fast jeder. Man hat sie auch nahezu überall gefunden. Die meisten
Sterne, die wir draußen haben, sind nicht einmal einzelne Sterne. Das heißt, 50
prozent aller Sterne, die wir sehen, wenn wir in den Himmel gucken, sind tatsächlich
Doppelstern-Systeme, also zwei Sterne, die sich umeinander drehen. Auch bei diesen
Doppelstern-System hat man Exoplaneten schon gefunden, die sich entweder um jeden
Stern einzeln befinden oder sogar auch außerhalb des der rotierenden
Doppelsterne. Also auch da wurde schon im Prinzip alles gefunden. Und genau dann
gibt es mehrfach Sternensysteme, dreifach, vierfach Sterne, die umeinander rotieren
und so die einzelnen Sterne sind tatsächlich eher mit einer Ausnahme.
Herald: Das erklärt ein bisschen auch die Frage, wäre ein Planet in der Größe der
Erde messbar und oder welche Methoden findet? Mit welchen Methoden würde man
solche eher kleinere Exoplaneten finden? Henke: Ja, also er ist messbar.
Inzwischen ist er auch gut messbar mit der Transmissionsmethode, also mit den
Helligkeiten unterschieden. Da ist es nur die Wahrscheinlichkeit, die letztlich
dafür sorgt, dass ich ein Signal nicht detektiere. Aber mit den heutigen Kameras
ist das absolut machbar, auch Erd-ähnliche Planeten entsprechend zu detektieren. Es
wird auch demnächst 2026 die nächste Satellitenmission dazu steigen, die sich
genau auf Erd-große Planeten konzentriert, die um ferne Sterne rotieren. Da erhofft
man sich jede Menge von, was diese Mission noch auszeichnet ist die Astro
Seismologen. Das heißt ein Stern fängt wie beim Erdbeben an, praktisch oder wenn ich
ein Vulkanausbruch habe, kann ich darüber auch detektieren über die Frequenzen, die
abgegeben werden. Was passiert eigentlich innerhalb in dem Falle der der Erde oder
unterhalb der Erde? In welcher Tiefe passiert da was? Dafür gibt es auch Astro-
Seisosmologie. Das heißt, ich kann aus der Eigenschwingungsfrequenz des Sterns aussagen,
wie sieht es eigentlich da drin aus? Und darüber kann ich viel präziser, als bisher
Informationen über den eigentlichen Stern rauskriegen. Sein Alter, seine
Zusammensetzung und so weiter und darüber auch detektieren eigentlich, oder oder
viel genauer bestimmen. Wie sieht es mit dem Planeten aus? Und natürlich das ganze
Thema der künstlichen Intelligenz spielt ja auch eine riesen Rolle. Ich hatte
vorhin schon gesagt, Planeten entstehen in der Regel zusammen mit ihren Sternen oder
sie tun es eigentlich immer. Es sei denn, ein Stern fängt ein Planeten an, der durch
das Universum irrt und sich dann auf eine Umlaufbahn begibt. Und ich kann
theoretisch auch aus der Materie, die ein Stern abgibt, darauf zurückschießen,
welche Atome oder aus welchen Atomen die jeweiligen Planeten bestehen. Und eins
kann ich auch im Labor gucken, aber welchen drücken? Bei welcher Temperatur
entstehen daraus welche Moleküle? Das heißt, wir können auch darüber alleine,
wenn wir genauer gucken woraus besteht ein Stern? Und daran arbeitet man gerade sehr
intensiv. Versuchen über KI Modelle rauszukriegen, na ja, was können da
eigentlich für lohnenswerte Planeten in der Nähe sein?
Herald: Bevor wir zu den letzten Fragen kommen, lass mich diese Gelegenheit
unbedingt nutzen, um dir kurz einen Eindruck davon zu vermitteln, was hier
abgeht. Im Fragenkatalog und aber auch Twitter lässt ausrichten, dass sie nämlich
deine Stimme als sehr angenehm empfindet. *Henke kichert*
Herald: Du sprudelt voller Wissen. Da ist er. Daher ist die naheliegende Frage, wann
gibt es ein Podcast mit deiner Stimme und mit deinem Wissen?
*Henke lacht* Henke: Es ist nichts gegen Menschen auf.
Es ist tatsächlich meine erste Live- Übertragung dieser Art. Ich freue mich auf
das oder über die... Herald: Aber die Idee ist jetzt geboren,
oder? Henke: Danke!
Herald: Die O-Ortsche Wolke, die er vermutlich unser Sonnensystem begrenzt,
könnt ihr auch so etwas messen? Henke: Ist mir nicht so bekannt.
Herald: Okay. Ich habe tatsächlich noch die Frage, würdet ihr denn eine
außerirdische Zivilisation in irgendeiner Art und Weise detektieren können, schwebt
das nicht im Raum die Frage? Henke: Ja, die Fragen schwebt natürlich
im Raum. Die Frage ist was ist eine außerirdische Zivilisation? Wir gucken
natürlich immer nur von uns als Menschen, als Kohlenstoff basierte Wesen. Das heißt,
wir gucken da nach primär Methan und auch Sauerstoff. Beides zwei Gase, die sich ja
nicht von selbst in einer Atmosphäre entstehen, auch abgebaut werden über die
Zeit. Das heißt, wenn man diese Moleküle findet, dann geht man nach heutigem Stand
davon aus, da muss irgendeine Kohlenstoff basierte Lebensform existieren. Danach
sucht man. Aber es könnte ja genauso gut andere Lebensformen geben, die vielleicht
nicht der unserigen entsprechen. Man hat auch festgestellt oder hier sehr schön
sehen können an diesem ganzen Thema der Exoplaneten. Man hat erst immer unser
Sonnensystem extrapoliert auf andere Sterne und gesagt: Mensch, in der Mitte
sind oder nahe der Sonne sind Planeten. Die großen Planeten sind weit außerhalb,
das sind die Gasriesen. Und dann hat man gemessen und festgestellt, ups, da ist,
habe ich vorhin kurz gezeigt. Zum Beispiel ein riesiger Gastplanet, der sich alle 2,2
Tage um die Sonne dreht. Wie kann das sein? In der Nähe eines Sternes habe ich
so viel Strahlungsdruck, da dürfte gar kein Gas sein. Das müsste ja eigentlich
weg pusten, könnte da gar nicht entstehen. Und hat darüber z. B. dann
letztlich wieder in Modellrechnungen gezeigt, na ja, gut, es kann durchaus
sein, weil solch ein Gasplanet sich während der Rotation um den Stern immer
stärker verlangsamt, da er wechselwirkt mit den Staubpartikel und ähnlichem was da
passiert und er wird einfach langsamer und je langsamer er wird, desto näher
rückt er zur Sonne um einfach das Gleichgewicht aus Masse und Co
hinzukriegen. Herald: Könnte da vielleicht das James
Webb irgendwie euch helfen als Instrumentarium?
Henke: Ja, das James Webb des exekutierten Teleskop, was gerade
gelauncht wurde, hat? Genau oder hat sehr feine Instrumente, die auch helfen werden
hier genauere Messungen zu machen, vor allem auch im Spektroskopie Bereich.
Herald: Noch einmal ein Dankeschön aus dem IRC, nur positives Feedback. Twitter
bedankt sich für den Vortrag, nicht nur für deine Stimme.
*Henke lächelt* Herald: Eine Frage habe ich noch.
Vielleicht auch ein bisschen aus der Informatik motiviert. Claude Shannon ganz
bekannter Name aus der Informatik. Ich lese dir mal die Frage vor. Ich tu mich
selber ein bisschen schwer, den Zusammenhang zu sehen. Aber misst man
eigentlich beim Suchen auch die Informationsdichte? Ich interpretiere es
ein bisschen in Richtung Entropie, Information im Sinne von Claude Shannon.
Kannst du was mit der Frage anfangen? Henke: Nein, leider nicht.
Herald: Tut mir leid, liebe Fragesteller. Henke: Also vielleicht, was die KI-
Modelle betrifft. Man man packt natürlich alles rein, was ich heute an Informationen
habe, und dass das Interessante an diesem Modell ist, dass sie versuchen, die
wahrscheinlichen Entwicklungsmodelle der Exoplaneten um die Sonne herzuleiten. Und
eines der interessanten Bereiche zum Beispiel ist die Wärmeleitfähigkeit eines
eines Planeten. Wenn ich zum Beispiel die Erde nehme. Das Material ist gut,
Wärmeleitfähigkeit. Ich habe Vulkanausbrüche, ich habe Plattentektonik
und so weiter und so fort. Der Mars ist da eher langweilig, der kühlt ganz allmählich
aus, da passiert nicht viel. Vielleicht spukt da mal ein kleines Vulkännchen, aber
das war's auch schon. Und bei der Venus ist es wieder umgekehrt. Sind aber alles
drei Gesteinsplaneten, die sich völlig anders entwickeln. Jetzt geht es natürlich
darum, dass wir mit verschiedenen Input- Parametern gucken. Welche dieser Parameter
wirkt sich eigentlich wie auf die nachhaltige Entwicklung eines Exoplaneten
aus? Und deshalb starten jetzt auch in den nächsten Nächsten um 20 30 rum sind
verschiedene Venus Mission angemeldet, die zum Beispiel an der Venus gucken wollen.
Was ist da eigentlich genau passiert? Weil es gibt verschiedene Modellrechnungen, die
alle dazu führen. Mensch, die Venus kriegt den Klimakollaps und hat dementsprechend
Treibhauseffekt e und all diese Wolken. Aber wir wissen nicht, welcher der Wege
dorthin geführt hat und da hilft auch nichts. Da muss man sich angucken und
ausprobieren. Herald: Lieber Knud, mit Blick auf die
Raumzeit Zeit möchte ich mit einer Frage schließen: welche Hoffnungen verknüpfen
Menschen mit erdähnlichen Exoplaneten? *Knud lacht* Und wie wahrscheinlich ist
die Erfüllung dieser Hoffnung, dass so als Abschluss bitte kurz selber auf die Zeit.
Wir haben doch keine Zeit. Leider. Es könnte stundenlang so weitergehen. Denk
bitte dran im Breakout Room der Link wird im IRC veröffentlicht werden. Könnte man
diese Diskussion, wenn du Zeit hast, noch weitertreiben, worum ich dich herzlich
einladen. Henke: Ich versuche direkt mal
rein zugehen. Herald: Mit welchen Hoffnungen lässt du uns gehen?
Henke: *lacht* Ich also bis auf die ansehnlicher Sachverhalte bitte in meinem Animate
entsprechende Exoplaneten gibt. Und wir können uns auch sehr sicher sein, dass
irgendwo da draußen Leben existiert. Also wenn man annimmt, jeder Stern hat zwei
Exoplaneten. Wir haben allein in der in der Milchstraße 400 Millionen Sterne, wir
kennen ein paar Milliarden Galaxien inzwischen. Wenn man das hochrechnet, sind
wir im Trilliarden Bereich an Exoplaneten, die es irgendwo im sichtbaren Universum
gibt. Und wir haben hier eine Grenze des Sichtbaren. Wir können nicht drüber hinaus
gucken. Also die statistische Wahrscheinlichkeit, dass es irgendwo
anders nicht Exoplaneten gibt, auf denen irgendeine Form von Leben ist, ist sehr
gering. Du weißt, die Schwierigkeit ist halt wirklich dorthin zu kommen. Und auch
das wird uns vielleicht gelingen in den nächsten Jahren. Eine Hoffnung ist z. B.,
dass sich große Sonnensegel baue, die ständig mit Lasern beschieße,
die dann mit so einer großen Laser befeuerten Segel ihre ihre Fracht durch
den Weltall ziehen. Damit können wir zum Beispiel so 25 30 prozent der
Lichtgeschwindigkeit erreichen. Das ist schon ziemlich cool. Und so was mit
Warpantrieb, das wird noch nicht funktionieren.
Herald: Und damit hast du eben gerade nachgewiesen, dass es eigentlich
wahrscheinlicher ist, dass es extra terrestrische Intelligenz gibt, als dass
es das nicht ist. Also wenn das kein Ausblick auf die nächsten Talk sind und
bitte denke an die Idee mit Podcast, deiner Stimme, mit deinem Wissen. Vielen,
vielen Dank. Henke: Gerne.
Herald: Ich kann mir vorstellen, dass gerade fasziniert jede Menge Wesen dankbar
für diesen Talk. Geht bitte in den Breakout Room. Knud wird noch ein bisschen
da sein. Moderator: Sonst kommt vorbei in die
Sternwarte. Wir sind jeden Freitag da und wenn Corona vorbei ist, dann klappt das
hoffentlich wieder alles. Gut, danke. Henke: Danke dir!
*rc3 Nachspannmusik*
Untertitel erstellt von c3subtitles.de im Jahr 2022. Mach mit und hilf uns!