Over gasreuzen en ijsreuzen. Cursus Inleiding Sterrenkunde Sterrenwacht Sonnenborgh Peter Swaanenvelt

Transcriptie

1 Over gasreuzen en ijsreuzen Cursus Inleiding Sterrenkunde Sterrenwacht Sonnenborgh Peter Swaanenvelt

2 Ontdekkingen in ons zonnestelsel Telescoop Ruimtevaart Gasreuzen Jupiter Saturnus Ijsreuzen Uranus Neptunus Eigenschappen & ringen Exoplaneten & Bruine dwergen Onderwerpen van vanavond

3 Het zonnestelsel maten

4 Afstanden

5

6

7 Planeten aan de hemel: Jupiter Saturnus Mars Venus Mercurius 23 april 2002 Visueel planeten aan de hemel 1

8 Planeten aan de hemel: Jupiter Saturnus Mars Venus Mercurius 23 april 2002 Visueel planeten aan de hemel 2

9 Telescoop 1608 Sacharias Jansen of Hans Lipperhey

10

11 Galileo Galileï (ca 1610) 4 Manen bij Jupiter

12 Christiaan Huygens De ringen van Saturnus

13 Christiaan Huygens Titan 25 maart 1655

14 1690 waargenomen door John Flamsteed (oprichter Greenwich Observatory 1675) als ster in sterrenbeeld Stier (Taurus). In zijn catalogus: "34 Tauri Tussen 1750 en 1769 zelfs 12 keer waargenomen door Pierre Lemonnier, maar ook die dacht een ster te zien. Officiële ontdekking door William Herschel 13 maart Hij gaf de planeet de naam "Georgium Sidus", naar de Engelse koning George III. Pas 1850 werd de door Johann Bode voorgestelde naam Uranus officieel in gebruik genomen. Uranus

15 Zuidpool visueel en in valse kleuren (Voyager2) Uranus

16 1612: Galileo neemt Neptunus waar, maar ziet de planeet aan voor een sterretje. 1846: De fransman LeVerrier berekent uit de onregelmatigheden uit de baan van Uranus de positie van Neptunus 1846: Berlijn, 23 September, Johannes Galle en Heinrich d'atteste vinden Neptunus op basis van Leverriers berekeningen.

17 Neptunus

18

19 Pioneer 10 (1972) Scheerde in december 1973 op een afstand van km langs Jupiter en stuurde de eerste detailopnames naar de Aarde. Voyager 1&2 ( nu) Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus bezocht. Galileo (1989) Missie om de manen van Jupiter en de planeet zelf te bestuderen. Heeft ruim foto's gemaakt van 1995 tot Cassini-Huygens ( nu) Vliegt langs Venus, Aarde en Jupiter om Saturnus met zijn manen te bestuderen. New Horizons (2006) New Horizons is een missie naar Pluto ( ). Vloog langs Jupiter in De belangrijkste missies

20 lancering: 1977 Aankomst Jupiter: 1979 Saturnus: 1980/81 Uranus: 1986 Neptunus: AU van de zon op AU van de zon in Voyager 1 & 2

21 De route

22 Voyager 1 Has Entered Interstellar Space The NASA spacecraft, which rose from Earth on a September morning 36 years ago, has traveled farther than anyone, or anything, in history. Now Voyager 1 is in the space between the stars.

23 Foto s van Voyager 1 & 2 De reuzenplaneten

24 en hun manen

25 Gasreuzen moeten ontstaan voor de zonnenevel oplost (< 3 to 5 million years) Schijven worden gezien bij veel jonge sterren

26 Formation of the gas giant planets via core accretion This means accumulating gases (H and He) from the solar nebula. Ice was an abundant core-building material > 5 AU from the Sun. Inside the frost line: Too hot for H compounds to form ices. Outside the frost line: Cold enough for ices to form.

27 Lijken de reuzenplaneten op elkaar? Ja Hebben ringen Hebben veel manen Geen vast oppervlak Nee J & S Gasreuzen (>70% H, He) U & N IJsreuzen 25% Kern van ijzer & silicaten ( steen ) 70% Mantel van (H2O), methaan, ammoniak 5-10% H, He

28 Algemene vorm De Joviaanse planeten zijn niet mooi rond door hun snelle rotatie Jupiter 9,84 uur Saturnus 10,5 uur

29 Ze roteren veel sneller dan de Aarde Reuzenplaneten roteren differentieel: Rotatie is sneller bij de evenaar dan bij de polen Zie je de wolkenbanden ontstaan?

30 Wolkenbanden op Jupiter Net als op Aarde zijn hoge en lagedruk gebieden verbonden door winden. De structuur van Jupiter s wolkenbanden is onveranderd sinds de mensen het begonnen te bestuderen.

31 Met: Io Grote rode vlek & Poollicht Jupiter

32 Vlek eet vlek

33 Neptunus Uranus Weerbericht? Stormen op alle vier gasreuzen Windsnelheden tot 500 m/s Jupiter Saturnus

34 Jupiter s Magnetisch Veld Ontdekt bij waarnemingen van (decimeter) radiostraling Magnetisch veld keer sterker dan het Aards magnetisch veld. Magnetosphere > 100 keer groter dan bij Aarde. Zeer hoog energetische deeltjes ingevangen; stralingsniveaus van ~ 100 keer de dodelijke dosis voor mensen!

35 Getijdenkracht & magnetische stromen Io beweegt door de magnetosfeer van Jupiter. Dat magnetisch veld beweegt met de planeet in 10 uur om haar as, terwijl Io 1,77 dagen nodig heeft voor een rondje om de planeet. Warmtebron van Io Dit genereert een elektrische potentiaal van ongeveer Volt en een elektrische stroom van Jupiter naar Io van meer dan 3 miljoen ampère. Io ontvangt hierdoor 1 triljoen Watt aan energie. Samen met getijdenkrachten zorgt dit ervoor dat de kern van Io vloeibaar blijft.

36 15 minuten

37 Afstand tot de zon: 9,5 AE Een jaar duurt: 29,46 jaar Diameter: 119 duizend km Een dag duurt: 10 uur 39 minuten Gemaakt op Sonnenborgh Massa: 95 x Aardmassa Aantal manen: 56 (>10 km: 21) (en het worden er steeds meer) Saturnus

38 Poollicht Afplatting Saturnus

39

40 Op-1-na grootste maan in Zonnestelsel Stabiele atmosfeer (95% stikstof, -180oC; lijkt op oeratmosfeer Aarde;) Methaanmeren Draait retrograad om Saturnus Huygens land op Titan

41

42

43 Alle Ze vier gasplaneten hebben ringen bestaan uit ijs, stof en stenen Van manen losgekomen na meteorietinslag Ingevangen interplanetair stof Van een maan die kapot getrokken is Draait om equatoriaal vlak platte schijf Bestaan tijdelijk (circa 50 miljoen jaar) Of ze worden steeds aangevuld Of ze zijn recent ontstaan De ringen

44 Binnen de Rochelimiet zijn de getijdenkrachten sterk genoeg om objecten uit elkaar te trekken getijdenkrachten groter dan zwaartekracht die object bijeen houdt Rochelimiet

45 De komeet Shoemaker-Levy 9 had een dalende baan om Jupiter en kwam in juli 1992 binnen zijn Rochelimiet. De komeet brak in een aantal stukken, die vervolgens in juli 1994 op de planeet neerstortten. Alle ringen van planeten bevinden zich binnen hun Rochelimiet. Grote manen liggen erbuiten. Rochelimiet Aarde-Maan = 9,495,665m Rochelimiet (2)

46 Schumacher-Levy 9

47 Voyager 1, 4 maart 1979 De ringen van Jupiter Ringen van Jupiter

48 6 maart 2008 Saturnusmaan Rhea heeft eigen stofring Een internationaal onderzoeksteam heeft met behulp van instrumenten aan boord van de ruimtesonde Cassini aanwijzingen gevonden dat zich in een baan om de Saturnusmaan Rhea stof en gruis heeft verzameld. Anders gezegd: Rhea lijkt een stofring te hebben - een miniatuurversie van het grote ringenstelsel van Saturnus (Science, 7 maart). Het is nog niet gelukt om de ring van Rhea met de camera van Cassini vast te leggen. Het betreft een indirecte waarneming, waarbij een detector van de ruimtesonde de verdeling van elektronen in de omgeving van Rhea in kaart heeft gebracht. Elektronen volgen de magnetische veldlijnen in het Saturnusstelsel en zijn doorgaans gelijkmatig verdeeld. Maar waar de elektronen onderweg op materie stuiten - een maan of een stofwolk worden ze geabsorbeerd en zijn dus minder van deze deeltjes te zien. Toen Cassini de omgeving van Rhea onder de loep nam, bleek de elektronendichtheid daar duidelijk geringer te zijn. Tegelijkertijd liet de stofdetector van de ruimtesonde een duidelijke toename van de hoeveelheid stof zien. Uit berekeningen achteraf blijkt dat er om Rhea inderdaad stabiele banen mogelijk zijn waarin zich in de loop van de tijd stofdeeltjes kunnen verzamelen. Maan met ringen

49 Ringen van Uranus ( )

50 De heldere epsilon-ring van de planeet Uranus wordt 'in bedwang' gehouden door twee kleine herdersmaantjes. Zonder deze maantjes, die inmiddels Cordelia (1986U7) en Ophelia (1986U8) zijn gedoopt, zou de ringstructuur al snel uiteenvallen. Ringen van Uranus

51 Met de Hubble telescoop in 2005 vond men een tweede stel ringen. (2x zo ver weg) De Uranus ringen bestaan uit donkere rotsachtige stof. Een deel is gevormd door een inslag van een meteoor. Ringen van Uranus

52 Ringen van Neptunus

53 Exoplaneten Planeten bij andere sterren

54 Exoplaneet detectie Spectroscopy (doppler effect) Overgang (transit) Directe waarneming

55 Methode 1: Spectroscopy (doppler effect) = Snelheid naar ons toe of van ons af.

56 Snelheid naar ons toe, of van ons af. ster komt naar ons toe gaat weg

57 Snelheid naar ons toe of van ons weg.

58 Methode 2: overgang (Transit)

59 Methode 3: directe waarneming 10 x afstand Zon - aarde of St sc f hi j Reuzeplaneet Beta Pic b oktober 2003 De ster positie (ster is kunstmatig Weggewerkt) Het planetenstelsel om de jonge ster Beta Pictoris november 2009

60 Discovery Method Number of Planets Astrometry 1 Imaging 34 Radial Velocity 503 Transit 1113 Transit timing variations 3 Eclipse timing variations 7 Microlensing 23 Pulsar timing variations 5 Pulsation timing variations 1 Orbital brightness modulations 3 All Exoplanets 1693

61 Kepler.Nasa.org ,01% precisie sterren in sterrenbeelden Zwaan en Lier

62 : ' ESA selects planet-hunting PLATO mission' Satellietmissie om planeten rond andere sterren te vinden Doelen: Wat zijn de condities nodig voor planeetvorming en ontstaan van leven. Hoe werkt het zonnestelsel Techniek: Zoekt helderheidsvariaties als gevolg van een transitie (eclips/overgang) Scope: ongeveer een miljoen sterren in de helft van de hemel. Plato lancering 2024

63 Nog vragen?