Kepler-452b

[nikodem321]

NASA odkryła "starszą, większą kuzynkę Ziemi"

wiadomosci.gazeta.pl/wiadomosci/1,114871,18414060,nasa-odkryla-starsza-wieksza-kuzynke-ziemi.html#MT
Co o tym sądzić?

[pomruk]

Cóż, odkrywając około 5000 planet napotykamy i na podobne Ziemi. Lecz podobieństwo można mierzyć różnymi miarami (choć istnieje nawet jednolity indeks podobieństwa ESI, nie znam jego wartości dla Kepler-452b). Istnieją jednak planety znacznie bliższe Ziemi niż ta pod względem masy i promienia. Dla przykładu - taki Kepler-438b (krążący też w ekosferze) posiada promień większy od ziemskiego o 12%, podczas gdy nowoodkryty Kepler-452b o 60% (przy pięciokrotnie większej masie!).
To, co jest istotnie nowe to fakt, że planeta obiega gwiazdę typu widmowego G2 - identycznego jak nasze Słońce (jednak nieco większą i jaśniejszą). Dotychczasowe "bliźniaki Ziemi" krążyły wokół gwiazd typu M (czerwone) i K (pomarańczowe). Pociąga to za sobą też fakt, że skoro Kepler-452b znajduje się w ekosferze, orbita tej planety jest bardzo podobna do ziemskiej. Poprzednie planety, by znaleźć się w ekosferze "musiały" krążyć bliżej chłodniejszej gwiazdy, niekiedy znacznie bliżej.
Więc biorąc pod uwagę wszystkie czynniki łącznie z charakterem gwiazdy macierzystej, można uważać tą planetę za najbardziej podobny do ziemskiego układ. Jednak są planety bardziej podobne do naszej, jeśli weźmiemy pod uwagę tylko ich cechy fizyczne.
Zwracam uwagę, ze z rysunków wynika, że Kepler 452b leży bliżej "gorącego" brzegu ekosfery niż Ziemia. Jeśli - przy pięciokrotnie większej masie! - posiada gęsta, cieplarnianą atmosferę, temperatury na jej powierzchni mogą być dość wysokie.

Przesadziłem!

[pomruk]

Przesadziłem, pisząc "odkrywając około 5000 planet" :)
Obecnie mamy około 2500 planet i kandydatów :)

[petrucchio]

pomruk napisał:

> Przesadziłem, pisząc "odkrywając około 5000 planet" :)
> Obecnie mamy około 2500 planet i kandydatów :)

Sama misja Keplera zidentyfikowała prawie 5000 KOI (Kepler objects of interest) i ponad 1000 potwierdzonych planet. Oczywiście nie wszystkie KOI okażą się wiarygodnymi kandydatami. W każdym razie można już oszacować, że planet jest więcej niż gwiazd, a planety zbliżone parametrami do Ziemi raczej nie są rzadkie.

[pomruk]

Taaak... liczby zaczynają mi się plątać. To miara postępu w badaniach ;-). Gdy byłem mały, dobrze wiedziałem: Saturn ma 10 księżyców. Teraz muszę zaglądać do źródeł (znanych 62).

[nikodem321]

Ludzie o co Wy się spieracie?

Jaka to różnica? 2500? 2 x 2500? 4x 2500?

Palców na obu kończynach nam TU WSZYSTKIM zabraknie aby policzyć gwiazdy, a Wy się spieracie o takie duperele.

Jak za przeproszeniem humaniści.

[stefan4]

Z Gazety Wyborczej:
,,Niestety, nie jesteśmy w stanie ustalić masy planety.''

Dlaczego? Gdyby napisali, że nie potrafimy ustalić niczego z wyjątkiem masy, to bym rozumiał. Gdyby napisali, że masa jest między ... a między ..., nie potrafimy dokładniej ustalić, to też bym rozumiał. Ale ,,nie jesteśmy w stanie ustalić'' i już?

Jeśli znamy masę Słońca (np. stąd, że wiemy jakiego typu to gwiazda) i odległość Planety (skoro wiemy, że jest w ekosferze), to znamy siłę grawitacji. Musi ona być równa sile odśrodkowej, bo inaczej Planeta by spadła na Słońce lub uleciała w dal. Wobec tego znamy mω²r. Z tego

• odległość r od Słońca znamy,
  
• prędkość kątowa ω wynika z okresu obiegu (czyli długości roku),
  

więc jaki jest problem z wyliczeniem m?

Przypuszczam, że to dziennikarz źle zrozumiał astronoma, albo zastosował niedopuszczalne uproszczenie jego wypowiedzi.

- Stefan

jak wyznaczyć masę?

[stefan4]

stefan4:
> Jeśli znamy masę Słońca (np. stąd, że wiemy jakiego typu to gwiazda) i
> odległość Planety (skoro wiemy, że jest w ekosferze), to znamy siłę grawitacji.

Tu się rąbnąłem. Jeśli znamy masę Słońca i odległość Planety, to znamy przyspieszenie grawitacyjne, działające na Planetę, a nie siłę grawitacji. Wobec tego napisałem nieprawdę.

Ale czy nie ma innych sposobów wyznaczania mas odległych obiektów?

- Stefan

[pomruk]

Wyznaczanie mas w astronomii można podzielić z grubsza na dwie metody - jedną związaną z astrometrią, metodami pomiaru położenia czy prędkości, drugą z astrofizyką. W pierwszej masę znajdujemy z parametrów orbitalnych, perturbacji grawitacyjnych, dopplerowskiego przesunięcia sygnałów itd., w drugiej ze znanych modeli obiektu (tak szacuje się np. masę wielu gwiazd).

Druga metoda odpada w przypadku naszej planety - nie mamy podstaw, by założyć model taki czy taki - planety żelaznej, czy skalistej, czy lodowej (jedynie gazowa podobna do planet-gigantów zapewne odpada)... Natomiast z obserwowanej orbity znamy jedynie sumę mas gwiazdy M i planety m - co wynika z uogólnionego III prawa Keplera:

T^2/R^3 = 4*pi^2/(G*(M+m))

co w praktyce daje nam masę gwiazdy M.

Jednak niekiedy udaje się dostrzec to, że gwiazda i planeta obiegają w rzeczywistości wspólny środek masy: wtedy z pomiarów przesunięcia dopplerowskiego prążków w widmie gwiazdy wyznaczamy też stosunek m/M.
Dla wielu planet udało się zaobserwować takie przesunięcia: w istocie jest to jedna z metod odkrywania egzoplanet, faworyzująca niestety planety cięższe. Satelita Kepler odkrywa planety metodą tranzytu, wyznacza wiec ich rozmiary. Dla wielu planet mamy i obserwacje tranzytu i przesunięć Dopplera: szczęśliwie możemy wyznaczyć i rozmiary i masę a więc i gęstość. Dla niektórych "drugich Ziem" dokonano tego.
I jeszcze uwaga: napisałem w poprzednim poście, że planeta jest 5 razy cięższa od Ziemi - niestety, to nie wynik pomiaru tylko znalezionego, ryzykownego szacunku, mogłem wprowadzić w błąd.

[czlowiek_z_marsa]

pomruk napisał:

> I jeszcze uwaga: napisałem w poprzednim poście, że planeta jest 5 razy cięższa
> od Ziemi - niestety, to nie wynik pomiaru tylko znalezionego, ryzykownego szacu
> nku, mogłem wprowadzić w błąd.

Dlaczego ryzykownego, tam jest taka informacja "jej średnica jest większa od średnicy Ziemi o ok. 60 proc", czyli ma ok 4 razy większą pojemność niż Ziemia.

Gęstość planet wewnętrznych to od ok. 4gr/cm³ do 5,5gr/cm³ dla Księżyca 3,34 g/cm³, czyli po prostu uznali, że gęstość jest tam średnio z 20% większa, niż gęstość Ziemi 5,513 g/cm³.

[pomruk]

No tak, sądzisz po naszym Układzie Słonecznym. Poza tym rozciągasz jego reguły raczej na klasę planet typu "Super-Ziemia", których w naszym Układzie nie ma... bo obiekt o średnicy 1,6 średnicy Ziemi należy już bowiem do klasy Superziem...
Nie znamy budowy takich obiektów, zresztą może ona mocno zależeć od warunków w mgławicy pierwotnej - podobnie jak planet zbliżonych średnicą do Ziemi. Rozważane są planety o skaliste ze sporą otoczką lodu, a także gęstsze, zawierające np. znacznie potężniejsze jądra metaliczne.
Kepler-10c o promieniu 2,35 razy większym niż Ziemia ma gęstość 7 +/- 1 g/cm^3. Dość spora niepewność wynika ze "wzmacniania się" błędu w wyznaczeniu średnicy i masy, wygląda jednak na to, że jest sporo gęstszy od planet grupy ziemskiej. Z kolei nieco masywniejsze od naszej planety mogą efektywniej zatrzymywać też substancje łatwo lotne, to z kolei powodowałoby oczywiście zmniejszenie gęstości.
I jeszcze jedno - odkrywając wiele planet stwierdziliśmy, ze odbiegają one znacznie od naszych wyobrażeń - nie spodziewaliśmy się "gorących jowiszy", planet z orbitami o dużym mimośrodzie czy planet o płaszczyznach orbit mocno nachylonych do płaszczyzny równika gwiazdy.
Stąd wskazana pewna ostrożność!

[czlowiek_z_marsa]

Cóż niejaki Mateusz Borkowicz w tvpinfo dziś o 12,21 twierdził, że planeta ta, ma taką samą masę jak Ziemia.

Na angielskiej wiki znów są takie dane od 3 do 7 mas Ziemi Kepler-452b

Mass (m) 5 ± 2 M⊕
Radius (r) 1.63+0.23
−0.20[1] R⊕
(10.4+1.1
−1.5 Mm)
Stellar flux (F⊙) ~1.10 ⊕
Density (ρ) 10.4+14.6
−-4.0 g cm−3
Surface gravity (g) 18.4+17.1
−-9.4 m/s² (1.88+1.74
−0.96 g)
Temperature (T) 265+15
−13 K[1]
(−8+15
−13 C, 17.6+27
−23.4 F

[pomruk]

Na telewizyjne wiadomości najlepiej nie zwracać uwagi, jeśli chodzi o naukę. Ściślej - jeśli usłyszy się tam coś interesującego, najszybciej zerknąć do poważniejszych źródeł.
Co do wikipedii: wprowadzają najwyraźniej w błąd, bowiem nie jest znana ani masa, ani charakter planety. Została ona odkryta metodą tranzytu, poznajemy wtedy średnicę planety, nie masę. Gdyby odkrywcy znali masę, z całą pewnością podawaliby ją w swojej publikacji:
iopscience.iop.org/1538-3881/150/2/56/pdf/1538-3881_150_2_56.pdf
Podobnie - w NASA Exoplanet Archive masz puste miejsce w miejscu masy i gęstości:
exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/cgi-bin/DisplayOverview/nph-DisplayOverview?objname=Kepler-452+b
W Wikipedii piszą zresztą: "It has a probable mass five times that of Earth" i nie podają odnośników ani przy podanej masie ani gęstości - co oznacza, że to przypuszczenia (niczym nie poparte) autora. Niestety, Wikipedię też trzeba czytać ostrożnie.

[petrucchio]

pomruk napisał:

> W Wikipedii piszą zresztą: "It has a probable mass five times that of Earth" i
> nie podają odnośników ani przy podanej masie ani gęstości - co oznacza, że to p
> rzypuszczenia (niczym nie poparte) autora. Niestety, Wikipedię też trzeba czyta
> ć ostrożnie.

Zapewne autor po prostu ekstrapolował, zakładając (bez dowodów), że planeta ma gęstość zbliżoną do Ziemi. Jeśli jej średnica jest 1,43-1,86 razy większa od ziemskiej (wg NASA), to objętość będzie 2,9-6,4 razy większa.

[czlowiek_z_marsa]

pomruk napisał:

> Gdyby odkrywcy znali masę, z całą pewnością podawaliby ją w swojej publikacji:
> rel="nofollow">iopscience.iop.org/1538-3881/150/2/56/pdf/1538-3881_150_2_56.pdf

"The likelihood that this planet has a rocky composition lies between 49% and 62%."

Pomiar wydaje się dość prosty, a nawet geometryczny zaćmienie gwiazdy przez planetę trwało ok 10 godzin, spadek jasności gdzieś 1/7000 stąd wyznaczyli wielkość planety, znany jest też 385 dniowy czas obiegu wokół gwiazdy, reszta to jakieś prawdopodobieństwo, czy obiekt jest głównie skalny czy dużo tam wody, czy nawet lodowo skalny, bo podają temperaturę 265K, stąd te niepewności czy spekulacje.

Ale to wynika z rodzaju pomiaru, każdy może sobie coś tam spekulować, biorąc te dane jakie są.

[pomruk]

czlowiek_z_marsa napisał:
>
> "The likelihood that this planet has a rocky composition lies between 49% and 6
> 2%."
>
No tak. Ale do podawania masy czy gęstości z rozsądnym przybliżeniem stąd daleko...

M-R

[qfiz]

Weiss & Marcy w 2014r. podali uznawaną obecnie empiryczną relację masa-promień dla 65 planet o promieniu mniejszym niż 4 ziemskie:

M=min[(M(dZ)/5.513, 2.69R^0.93]
(M i R w jednostkach ziemskich)

dP=2.43+3.39R
M/d=(R^3), gdzie d=dP/dZ - gęstość w jednostkach
gęstości Ziemi dZ=5.513 g/cm^3

ma ona duże znaczenie, bo nie zawsze możemy szacować masę planety w oparciu o indukowane przez nie przyśpieszenie grawitacyjne ich gwiazd:

"planets between the size of Earth and Neptune are common in our galaxy, occurring
with orbital periods between 5 and 50 days around 24% of stars (Petigura et al. 2013). However, in many systems, it is difficult to measure the masses of such small
planets because the gravitational acceleration these planets induce on their host stars or neighboring planets is challenging to detect with current telescopes and instruments. We cannot hope to measure the masses of all planets in this size range discovered by Kepler."

relacja ta przyjęta została również w ostatniej pracy Jenkinsa i in. do wyznaczenia masy K-452B

[petrucchio]

qfiz napisał:

> relacja ta przyjęta została również w ostatniej pracy Jenkinsa i in. do wyznacz
> enia masy K-452B

To prawda, z małymi zastrzeżeniami:

"Because the Weiss & Marcy (2014) M–R relation is a deterministic one, applying it to this problem is straightforward. However, it does not explicitly capture the intrinsic variability in planet masses that we both expect and observe, so the rocky probabilities that it produces may be inaccurate and biased. To improve on this, we computed the posterior predictive distribution for Kepler-452b's mass given the probabilistic relationship of Wolfgang et al. (2015)."

Po podstawieniu do wzorów podanych w artykule wychodzi ok. 5 mas Ziemi (i spore odchylenie standardowe).

Praktycznie niemożliwe jest

[speedyhawk]

zaobserwowanie życia poza naszą Ziemią.

[pomruk]

Hm, a to czemu?

[speedyhawk]

pomysl troche,
Nie zapomnij o tym, co to jest wedlug nas zycie i na jakim
poziomie jest nasza cywilizacja.

[pomruk]

Prosiłbym jednak o odpowiedź. Kategoryczne sądy wymagałyby uzasadnienia, jeśli są przemyślane.
Jeśli chodzi o poziom naszej cywilizacji, jest on oczywiście aż nadto wystarczający, by detekcja niektórych rodzajów śladów życia na niektórych planetach była możliwa - o ile ono istnieje - już obecnie. Jest to w tej chwili problem finansowy, nie instrumentalny - mielibyśmy być może już pierwsze rezultaty, gdyby istniejące niegdyś propozycje zatwierdzono ok. 8-10 lat temu.

[kzet69]

Całkowicie niemożliwym jest mówienie że zaobserwowanie w kosmosie czegokolwiek co może tam istnieć jest niemożliwe :)

[kzet69]

Że NASA dba o PR i wzbudzanie zainteresowania opinii publicznej swoją działalnością, zbliża się wszak czas kolejnej ustawy budżetowej w Kongresie :)