Over gasreuzen en ijsreuzen

Over gasreuzen
en ijsreuzen
Cursus Inleiding Sterrenkunde
Sterrenwacht Sonnenborgh
Peter Swaanenvelt
Ontdekkingen in ons
zonnestelsel
• Telescoop
• Ruimtevaart
Gasreuzen
• Jupiter
• Saturnus
Ijsreuzen
• Uranus
• Neptunus
Eigenschappen &
ringen
Exoplaneten & Bruine
dwergen
Onderwerpen van vanavond
Het zonnestelsel – maten
Afstanden
Planeten aan
de hemel:
Jupiter
Saturnus
Mars
Venus
Mercurius
23 april 2002
Visueel
planeten
aan de
hemel 1
Planeten aan
de hemel:
Jupiter
Saturnus
Mars
Venus
Mercurius
23 april 2002
Visueel
planeten aan de
hemel 2
Telescoop 1608
Sacharias Jansen
of
Hans Lipperhey
Galileo Galileï
(ca 1610)
4 Manen bij Jupiter
Christiaan Huygens
De ringen van Saturnus - 1654
Christiaan Huygens
Titan – 25 maart 1655

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 1781.

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
Zuidpool
visueel en in valse
kleuren (Voyager2)
Uranus
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.
Neptunus
Pioneer 10 (1972)
 Scheerde in december 1973 op een afstand van 130.000 km langs Jupiter
en stuurde de eerste detailopnames naar de Aarde.
Voyager 1&2 (1977 - nu)
 Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus bezocht.
Galileo (1989)
Missie om de manen van Jupiter en de planeet zelf te bestuderen. Heeft ruim
14.000 foto's gemaakt van 1995 tot 2003.
Cassini-Huygens (1997 - nu)
 Vliegt langs Venus, Aarde en Jupiter om Saturnus met zijn manen te
bestuderen.
New Horizons (2006)
 New Horizons is een missie naar Pluto (2015-07). Vloog langs Jupiter in
2007.
De belangrijkste missies
lancering: 1977
Aankomst Jupiter: 1979
Saturnus: 1980/81
Uranus: 1986
Neptunus: 1989
100 AU van de zon op 15-8-2006
133 AU van de zon in 11-2015
http://voyager.jpl.nasa.gov
Voyager 1 & 2
De route
2015-11-04
Voyager 1 Has Entered Interstellar Space
2013-09-12 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.
Foto’s van Voyager 1 & 2
De reuzenplaneten …
… en hun manen
Gasreuzen moeten ontstaan voor de zonnenevel oplost (< 3 to 5 million years)
Schijven worden gezien bij veel jonge sterren
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.
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
Algemene vorm
• De Joviaanse
planeten zijn niet
mooi rond door
hun snelle rotatie
• Jupiter 9,84 uur
• Saturnus 10,5 uur
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?
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.
Met:
Io
Grote
rode vlek
&
Poollicht
Jupiter
Vlek eet vlek
Neptunus
Uranus
Weerbericht?
Stormen op alle vier gasreuzen
Windsnelheden tot 500 m/s
Jupiter
Saturnus
Jupiter’s Magnetisch Veld
Ontdekt bij waarnemingen van (decimeter) radiostraling
Magnetisch veld 19.000
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!
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 400 000 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.
15 minuten
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
Poollicht
Afplatting
Saturnus
 Op-1-na
grootste
maan in Zonnestelsel
 Stabiele
atmosfeer
(95% stikstof, -180oC;
lijkt op oeratmosfeer
Aarde;)
 Methaanmeren
 Draait
retrograad om
Saturnus
14-1-2005 Huygens land op Titan
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
Binnen
de Rochelimiet zijn de
getijdenkrachten sterk genoeg om
objecten uit elkaar te trekken

getijdenkrachten groter dan zwaartekracht die object bijeen houdt
Rochelimiet
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)
Schumacher-Levy 9

Voyager 1,
4 maart 1979
De ringen van Jupiter
Ringen van Jupiter
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
Ringen van Uranus (10-3-1977)
 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
 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
Ringen van Neptunus
Exoplaneten
Planeten bij
andere
sterren
Exoplaneet detectie
● Spectroscopy (doppler effect)
● Overgang (transit)
● Directe waarneming
Methode 1: Spectroscopy (doppler effect)
= Snelheid naar ons toe of van ons af.
Snelheid naar ons toe,
of van ons af.
ster komt naar ons toe
gaat weg
Snelheid naar ons toe of van ons weg.
Methode 2: overgang (Transit)
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
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
Kepler.Nasa.org
2009-2013
0,01%
precisie
150.000 sterren in
sterrenbeelden Zwaan en Lier
http://sci.esa.int/plato/
19-02-2014: ' 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
Nog vragen?