KOLIKO PLANETOV JE V NAŠI GALAKSIJI?

Odkrivanje planetov z metodo gravitacijskega mikrolečenja

Avtor: Matej UlčarMentorica: doc. dr. Andreja GombocLjubljana, 22. 5. 2012

Uvod

Zgodovina Gravitacijsko lečenje Občutljivost metode Opazovanja Rezultati opazovanj

Zgodovina

Prvi eksoplanet odkrit leta 1992, okrog zvezde glavne veje 1995

Do danes 763 odkritih planetov 2 metodi odkrivanja planetov:

prehod planeta preko zvezde gibanje zvezde okrog skupnega težišča

Obe metodi zaznata le planete, ki krožijo blizu zvezde 17% do 30% zvezd (podobnih Soncu) ima planet

Gravitacijsko (mikro)lečenje

Pot svetlobe se ukrivi v močnem gravitacijskem polju

Površinska svetlost se ohranja, kotna velikost slike ne

Velike razdalje -> majhni koti, spremljamo samo ojačanje svetlobnega toka

Enačba leče Po splošni teoriji relativnosti se svetloba odkloni za α =

4GM/(rc^2) Karakteristično velikost leče predstavlja Einsteinov radij:

Enačba leče

Iz geometrije lečenja izrazimo kote Brezdimenzijska oblika u=β/θE y=θ/θE

Enačba leče

Zapišemo kotni velikosti izvora svetlobe Ω0 in slike Ω

Definiramo povečavo, kot razmerje kotnih velikosti

Zvezda s planetom

Zvezda in planet delujeta kot sistem dveh leč

Planet zaznamo kot dodaten ozek vrh

Anomalije v svetlobni krivulji

Prednosti in slabosti

Zaznamo lahko planete, daleč stran od zvezde

Zaznamo lahko planete z masami od nekaj mas Zemlje do več mas Jupitra

Zelo redka uporaba metode, majhna verjetnost za lečenje

Opazovanja

2 stopnji: v prvi iščejo možne kandidate za lečenje, v drugi pa opazujejo sam pojav mikrolečenja

Izpolnjeno v projektih OGLE in PLANET med 2002 in 2007

Izbrani 3 planeti:

1. M ≈ 3,8 MJ; a ≈ 3,6 AE

2. M ≈ 0,2 MJ; a ≈ 3 AE

3. M ≈ 5,5 MZ; a ≈ 2,6 AE

Občutljivost metode

Občutljivost metode

Učinkovikost detekcije ε(log a, log M)

je verjetnost, da zaznamo planet, če ima zvezda natanko en planet

Občutljivost

S(log a, log M) = Σ[ε(log a, log M)]

Teoretični model

Definiramo masno funkcijo planetov:

f(loga,logM) = dN / (d loga d logM) Izračunamo pričakovano število detekcij:

E(f) = ∫ f(loga,logM) S(loga,logM) dloga dlogM

Model predvideva Poissonovo porazdelitev

Teoretični model Občutljivost detekcije omejimo le na

odvisnost od mase Masna funkcija odvisna le od mase f = f(M) Potenčna odvisnost

Rezultati

Planeti z majhno maso pogosti Število planetov narašča s padajočo maso

planetov Skladanje z akrecijsko teorijo

Rezultati

Med 0,5 in 10 AE ima povprečno: 17(+6

-9)% zvezd planet z maso 0,3 MJ do 10 MJ

52(+22-29)% zvezd planet z maso 10 MZ do 30 MZ

V celotnem razponu po a in M ima vsaka zvezda povprečno 1,6(+0.72

-0.89) planetov!

Povzetek

Zgodovina Gravitacijsko lečenje Občutljivost metode Opazovanja Rezultati opazovanj