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THEMA: Wie exakt können die Angaben zu Exoplaneten sein?

Wie exakt können die Angaben zu Exoplaneten sein? 09 Aug 2018 14:40 #39507

Hallo zusammen,

ich las und hörte schon mehrmals davon, dass bezüglich Exoplaneten sehr genaue Angaben gemacht werden.
Zum Beispiel:
- Die Masse
- Der Durchmesser
- Der Abstand zum Stern
- Angaben, ob sich der Planet dreht
- Angaben zur Atmosphäre des Planeten
usw.

Diese Planeten sind zig Lichtjahre entfernt. Darum frage ich mich: Wie exakt können solche Angaben sein?
Kennt sich jemand RICHTIG mit dem Thema aus?

Nette Grüße

IKARUS-ARGUS

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Wie exakt können die Angaben zu Exoplaneten sein? 09 Aug 2018 17:21 #39545

Die Genauigkeit der Angaben hängt denke ich von der Messmethode ab, mit der der Exoplanet untersucht werden kann.

Fliegt etwa der Exoplanet zwischen seiner Sonne und uns vorbei, so dass er einen Teil seiner Sonne verdunkelt, so kann man seinen Durchmesser ganz gut ermitteln. Wenn man den Exoplanet "nur" durch eine periodische Bewegung des Sterns erkennen kann, dann dürfte eine genaue Bestimmung des Durchmessers schwierig sein.

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.
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Wie exakt können die Angaben zu Exoplaneten sein? 09 Aug 2018 19:14 #39553

Danke für die Angaben.
Mir ging es mehr um den Grad der Genauigkeit, weil die Angaben doch immer sehr präziese sind, die gemacht werden.
Beispielsweise: Doppelte Erdmasse, Durchschnittliche Dichte von einem Schwamm, Wasserplanet usw.
Wie kann z. B. die Rotation eines Planten überhaupt festgestellt werden usw.
Es sind immense Entfernungen und selbst die Exoplaneten, (falls es überhaupt schon mehrere sind) von denen es eine Bild gibt, erscheinen nur als winzige Punkte. Man müsste nach meiner Denke so viele Daten exakt wissen, um so konkrete Angaben machen zu können, wie meist gemacht werden. Bereits die Angaben darüber, wie weit ein Exoplanet von seinem Stern entfernt ist, erscheinen mir für konkrete Angaben schwierig zu sein.
Darum würden mich die Messmethoden und deren Genauigkeit interessieren, mit denen es möglich ist, solche konkreten Angaben zu machen.
Dennoch danke für Deine Mühe..

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Wie exakt können die Angaben zu Exoplaneten sein? 10 Aug 2018 00:27 #39592

Die Masse lässt sich bei der Methode, die aus der Bewegung des Sterns Planeten ableitet recht gut berechnen. Man kann daraus auch (mit gewisser Sicherheit) erkennen ob es sich um einen oder mehrere Paneten handelt. Ist es nur einer, muss er die Masse haben, die solch eine Bewegung des Sterns bewirken würde.
Bei der Transitmethode kann man die Größe recht deutlich am Anteil des verdeckten Lichts des Sterns ablesen, wenn der Planet vor diesem ist. Dann sieht man natürlich auch die Geschwindigkeit des Planeten.
Auf die Dichte eines Planeten kann man m.E. nur schließen, wenn man seine Größe und sein Gewicht kennt, also teils die Transitmethode und teils die Bewegung des Sterns zu Rate zieht. Bei der Transitmethode kann man eine eventuelle Atmosphäre, (Gasplanet, Wasser) durch Spektroskopie analysieren.
Die Rotation eines Planeten steht grundsätzlich in einem Verhältnis zu seiner Umlaufgeschwindigkeit und normalisiert sich mit der Zeit dahingehend. Dabei spielen aber viele Unbekannte eine Rolle (Venus rotiert z.B. entgegengesetzt der "normalen Richtung" und der Mond verlangsamt die Erdrotation) und es wird (vermute ich) der Normalfall angenommen.
Generell ist Vorsicht geboten bei all den Angaben. Sie sind als Annahmen zu betrachten, die durch weitere Beobachtungen noch drastisch korrigiert werden können.
Gerade die Presse macht oft aus vagen Andeutungen gerne mal eine Sensationsmeldung.

Wenn dich das Thema wirklich arg interessiert, würde ich dir Universe Sandbox² empfehlen, eine Simulation, die dich mit all den Variablen herumexperimentieren lässt, aus denen man diese Daten errechnen kann. Für das grundlegende physikalische Verständnis ist diese Simulation wirklich gut.

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Letzte Änderung: von DeltaTee.

Wie exakt können die Angaben zu Exoplaneten sein? 10 Aug 2018 11:19 #39615

DeltaTee schrieb: Die Masse lässt sich bei der Methode, die aus der Bewegung des Sterns Planeten ableitet recht gut berechnen. Man kann daraus auch (mit gewisser Sicherheit) erkennen ob es sich um einen oder mehrere Paneten handelt. Ist es nur einer, muss er die Masse haben, die solch eine Bewegung des Sterns bewirken würde.


Müsste dazu nicht im Vorfeld exakt die Masse des Sterns und der tatsächliche Abstand des Exoplaneten zu seinem Stern bekannt sein, sehr gute Angaben dazu machen zu können? Ich denke: So lange diese Daten jedoch nicht sehr exakt vorliegen, kann das Ergebnis auch nicht exakt sein.

Bei der Transitmethode kann man die Größe recht deutlich am Anteil des verdeckten Lichts des Sterns ablesen, wenn der Planet vor diesem ist. Dann sieht man natürlich auch die Geschwindigkeit des Planeten.


Ich denke, dass auch für die Angabe dieser Parameter im Vorfeld möglichst exakt die reale Größe des Sterns und die tatsächliche Entfernung des Exoplaneten zu seinem Stern bekannt sein muss, damit kein trügerisches Ergebnis herauskommen kann.

Auf die Dichte eines Planeten kann man m.E. nur schließen, wenn man seine Größe und sein Gewicht kennt, also teils die Transitmethode und teils die Bewegung des Sterns zu Rate zieht. Bei der Transitmethode kann man eine eventuelle Atmosphäre, (Gasplanet, Wasser) durch Spektroskopie analysieren.


Wobei wir wieder bei den Problemen wären, dass zuerst die möglichst exakte Masse und Grüße des Sterns bekannt sein müsste und der möglichst exakte Abstand des Exoplaneten zu seinem Stern.

Die Rotation eines Planeten steht grundsätzlich in einem Verhältnis zu seiner Umlaufgeschwindigkeit und normalisiert sich mit der Zeit dahingehend. Dabei spielen aber viele Unbekannte eine Rolle (Venus rotiert z.B. entgegengesetzt der "normalen Richtung" und der Mond verlangsamt die Erdrotation) und es wird (vermute ich) der Normalfall angenommen.


Ich hörte erst vor wenigen Tagen in einer Dokumentation die Angabe, dass Wolf... sich so um seinen Stern bewegt, dass er genau wie der Mond um die Erde bei einer Umrundung des gemeinsamen Schwerpunkts sich selbst einmal um die eigene Achse dreht. Wie will man das auf solche Entfernungen feststellen? Ich glaube, dass es 11 Lj. waren, was zwar noch relativ "nah" im kosmischen Maßstab ist, jedoch für unsere Möglichkeiten der Analyse noch immer extrem weit.

Generell ist Vorsicht geboten bei all den Angaben. Sie sind als Annahmen zu betrachten, die durch weitere Beobachtungen noch drastisch korrigiert werden können.
Gerade die Presse macht oft aus vagen Andeutungen gerne mal eine Sensationsmeldung.


Ja, leider nicht nur die Presse. Ich denke ganz ehrlich, dass die Angaben nahezu alle SEHR SCHWAMMIG sind.

[/quote]Wenn dich das Thema wirklich arg interessiert, würde ich dir Universe Sandbox² empfehlen, eine Simulation, die dich mit all den Variablen herumexperimentieren lässt, aus denen man diese Daten errechnen kann. Für das grundlegende physikalische Verständnis ist diese Simulation wirklich gut.[/quote]

Herzlichen Dank für Deine Darstellung und den Tipp am Ende!

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Wie exakt können die Angaben zu Exoplaneten sein? 10 Aug 2018 16:55 #39642

Man muss ganz klar sagen, dass die meisten Eigenschaften nicht optisch beobachtet werden sondern sich aus Berechnungen ergeben, in denen beobachtete Werte mit Erfahrungswerten (anderswo beobachteten Werten) ins Verhältnis gesetzt werden.
Die Masse eines Sterns lässt sich schon seit vielen Jahren mit Hilfe des Hertzsprung-Russell Diagramms und des Verständnisses der Vorgänge im Innern von Sternen recht genau berechnen. Man weiß sozusagen, bei welcher Masse man welche sichtbaren Eigenschaften erwarten würde und auf ein paar Millionen Tonnen mehr oder weniger kommt es nicht wirklich an. Das ist der Vorteil bei solchen Größenordnungen. Verglichen hat man diese Erwartungen zunächst mit den Berechnungen, die sich aus Beobachtungen von Binärsystemen ergeben und seit einigen Jahren kann man auch das "gravital Lensing" zur Messung und Kalibrierung der Schätzungen heranziehen.
Dadurch hat man einen schon recht genauen Wert für die Masse des Sterns und damit eine Bezugsgröße. Ist diese Größe ungenau, sind alle daraus berechneten Größen natürlich ebenso ungenau, aber durch Kalibrierung (Langzeitbeobachtung und Vergleich mit gut bekannten Systemen) werden diese "Fehler" wiederum verringert.
Zur Genauigkeit von Messinstrumenten möchte ich dir LIGO nennen, ein Projekt, dem wir die erste Detektion einer Gravitationswelle verdanken. Hier wurde mit einer Genauigkeit von 10-18 m gearbeitet. Besser gesagt mit einer Genauigkeit, die eine so kleine Veränderung in der Länge der 4 km großen Versuchsanordnung feststellen kann. Zum Vergleich: Der Atomkern von Wasserstoff ist ca 1.75 x 10-15 groß, also eintausendmal größer als die Längenabweichung.
Das Ereignis (GW151226) fand in einer Entfernung von 1,4 Milliarden Lichtjahren statt, oder eben zu einer Zeit als das Leben auf der Erde gerade anfing, mit der geschlechtlichen Fortpflanzung zu experimentieren.
Die Beobachtung der Exoplaneten wird natürlich nicht mit dieser Genauigkeit durchgeführt, aber das Beispiel soll zeigen wozu man in der Lage wäre.
Die Berechnungen sind in aller Regel genau genug und die Originalangaben sind meist Bereichsangaben, die mögliche Abweichungen berücksichtigen. Kein seriöser Wissenschaftler wird dir die Frage nach der Umlaufzeit eines Exoplaneten mit einer minutengenauen Zahl beantworten und ob ein Planet jetzt genau eine Erdmasse oder die Masse der Erde plus die eines zweiten Himalaya-Gebirges hat, ist relativ unerheblich.
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