Seit der Ablösung des geozentrischen Weltbilds durch die heliozentrische Sichtweise und der Erkenntnis, dass unser Sonnensystem nur einen winzigen Ausschnitt des Universums darstellt, besteht für die Menschheit die Frage, ob es in den Weiten des Universums extraterrestrisches Leben gibt. Die Suche nach komplexem und hochentwickeltem Leben innerhalb unseres Sonnensystems blieb aber bis heute erfolglos, sodass die Antwort höchstwahrscheinlich nicht hier zu finden ist.
Beim Betrachten des Himmels in einer klaren Nacht, sind tausende helle Punkte zu erkennen, die nicht nur einfach Sterne, sondern ebenso Sonnen, wie die unsere sind. Warum sollte es dort also nicht auch irgendwo Planeten geben, vielleicht sogar Planeten, die in ihren Eigenschaften unserer Erde ähneln? Unter Astronomen wurde immerhin die Vermutung laut, dass „20 bis 30 % aller sonnenähnlichen Sterne Planeten besitzen [könnten]“ (TITZ-WEIDER, 2009, S. 42).
Seit Mitte des 20. Jahrhunderts wird weltweit eine intensive Forschung auf der Suche nach extrasolaren Planeten betrieben, die bis in die 1990er Jahre auf ihre ersten Erfolge warten musste. Während der letzten zehn Jahre gab es einen nahezu „inflationären Zuwachs an Entdeckungen von Exoplaneten“ (SCHOLZ, 2009). Im Februar 2012 zählen die Datenbanken der Enzyklopädie der extrasolaren Planeten 758 Exoplaneten in 608 verschiedenen Planetensystemen (SCHNEIDER, 2012). Oft sind die entdeckten Planeten massereich und bewegen sich auf sternnahen Bahnen, sodass ihre Oberfläche sehr heiß ist. Darüber hinaus sind viele dieser Exoplaneten eher mit Gasriesen, wie dem Jupiter vergleichbar und deutlich seltener als erdähnlich zu bezeichnen.
Doch wie findet man diese Planeten, wo sie sich doch in so großer Entfernung befinden? Mit der Zeit haben sich viele verschiedene Techniken entwickelt, von denen die meisten potentielle Planeten nur indirekt nachweisen können. Das heißt, dass die Exoplaneten nicht durch Teleskope optisch dargestellt werden, sondern dass deren Existenz durch die Beobachtung des Sterns und folgende Rückschlüsse bestätigt wird. Eine dieser Methoden ist die Radialgeschwindigkeitsmethode, mit der bisher die meisten extrasolaren Planeten aufgespürt wurden. Im folgenden Teil soll es darum gehen, das Prinzip der Radialgeschwindigkeitsmethode etwas genauer zu durchleuchten.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Hauptteil
- Theorie
- Definition eines Exoplaneten
- Die Radialgeschwindigkeit
- Der optische Dopplereffekt
- Das Prinzip der Radialgeschwindigkeitsmethode
- Die Berechnung der Masse eines Exoplaneten
- Der Inklinationswinkel
- Versuch
- Versuchsfrage
- Versuchsaufbau
- Versuchsdurchführung
- Versuchsbeobachtungen
- Versuchsbeobachtungen
- Fehlerquellenanalyse
- Beispielhafte Bestimmung einer Exoplaneten-Masse
- 51 Pegasi - Gegebene Größen
- Rechnung
- Deutung des Resultats
- Theorie
- Fazit zur Realisierbarkeit
- Eigenständigkeitserklärung
- Literaturverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Anhang
- Nachweis für Formeln - A
- Herleitung
- Einheitenrechnung
- Nachweis für Formeln - B
- Inklinationswinkel von 51 Pegasi b
- Formel zur Wellenlängenbestimmung
- Versuchsbeobachtungen – Excel
- Nachweis für Formeln - A
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Prinzip der Radialgeschwindigkeitsmethode als Technik zur Entdeckung von extrasolaren Planeten. Der Fokus liegt auf der theoretischen Grundlage der Methode und deren Anwendung in der Praxis. Darüber hinaus wird ein Versuch zur Bestimmung optischer Wellenlängen mithilfe eines optischen Gitters vorgestellt, der als Grundlage für die praktische Anwendung der Radialgeschwindigkeitsmethode dient.
- Die Radialgeschwindigkeitsmethode als Instrument zur Detektion von Exoplaneten
- Die mathematischen Grundlagen der Methode und ihre Anwendung in der Praxis
- Der optische Dopplereffekt und seine Bedeutung für die Radialgeschwindigkeitsmethode
- Die Berechnung der Masse eines Exoplaneten
- Ein experimenteller Versuch zur Bestimmung optischer Wellenlängen mit einem optischen Gitter
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Die Einleitung führt in das Thema der Exoplaneten-Forschung ein und erläutert die Bedeutung der Radialgeschwindigkeitsmethode. Sie gibt zudem einen Überblick über die Inhalte der Arbeit.
- Theorie: Dieses Kapitel behandelt die theoretischen Grundlagen der Radialgeschwindigkeitsmethode. Es erklärt den Doppler-Effekt und dessen Anwendung auf die Bewegung von Sternen. Zudem werden die Berechnung der Masse eines Exoplaneten und die Bedeutung des Inklinationswinkels erläutert.
- Versuch: In diesem Kapitel wird ein praktischer Versuch zur Bestimmung optischer Wellenlängen mit einem optischen Gitter beschrieben. Der Versuch soll die Anwendung der Radialgeschwindigkeitsmethode verdeutlichen.
- Beispielhafte Bestimmung einer Exoplaneten-Masse: Anhand des Beispiels des Exoplaneten 51 Pegasi b wird die Berechnung der Planetenmasse mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode demonstriert.
- Fazit zur Realisierbarkeit: Das Fazit fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und bewertet die Realisierbarkeit der Radialgeschwindigkeitsmethode zur Entdeckung von Exoplaneten.
Schlüsselwörter
Die Arbeit befasst sich mit den Schlüsselbegriffen Radialgeschwindigkeitsmethode, Exoplaneten, Dopplereffekt, Inklinationswinkel, optisches Gitter, Wellenlängenbestimmung, 51 Pegasi b.
- Quote paper
- Fabian Neumann (Author), 2012, Das Prinzip der Radialgeschwindigkeitsmethode als Technik zur Entdeckung von extrasolaren Planeten, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/192621
