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Thema: Exoplaneten mit optischem Teleskop sehen

  1. #1
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    Standard Exoplaneten mit optischem Teleskop sehen

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    Ich habe absolut keine Vorstellug davon wie groß ein optisches Teseskop sein müsste um auf einem Exoplaneten in paar LJ Entfernung Oberflächenstrukturen/Wolken zumindest grob erkennen zu können und wie es konstruiert sein würde? Vlt. kann jemand auch erklären wie man das in etwa berechnen kann.

    Das störende Licht seiner Sonne und andere Faktoren wie z.B. sein Sonnenumlauf können wir vernachlässigen.
    meine Signatur

  2. #2
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    Standard

    Hallo Pauli,

    erstmal müsste das Auflösungsvermögen des Teleskops ausreichen um die Strukturen auflösen zu können.

    Du hast also auf der einen Seite z.B. eine Wolke in ein paar LJ Entfernung, welche von der Erde aus nur als ein winziger Winkel erscheint, und auf der anderen Seite ein Teleskop, welches ein Auflösungsvermögen haben muss besser als dieser Winkel.

    Da eine so grosse Optik kaum zu fertigen sein wird, wird man entweder ein Interferometer oder eine (extrem) segmentierte Optik wählen müssen.

    Soviel auf die schnelle...

    Gruß,
    Christian

    Edit:
    Grob berechnet: Eine Struktur von 1km in 10Lj unter optimalen Bedingungen zu erahnen benötigt eine Optik mit 16.6km Durchmesser (oder Basislänge)
    Geändert von Chrischan (12.03.2017 um 22:52 Uhr) Grund: Edit zugefügt.

    Meine Astro-Page: www.Jeffer.de

  3. #3
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    Standard

    Hallo pauli,

    Zitat Zitat von pauli Beitrag anzeigen
    Vlt. kann jemand auch erklären wie man das in etwa berechnen kann.
    Für das Auflösungsvermögen eines optischen Systems gibt es die Faustformel
    $$\delta \approx 1,22 \frac{\lambda}{D}$$
    lamda ist die Wellenlänge des Lichtes und kann mit 500 nm im sichtbaren Licht nach unten hin abgeschätzt werden. D ist der Durchmesser der Optik.
    Den Winkel delta kann man über den Quotienten "Durchmesser des Objektes" / "Entfernung des Objektes" abschätzen.
    Wollte man beispielsweise den Planeten Jupiter in einer Entfernung von 40 Lichtjahren als Scheibchen erkennen, bräuchte man bereits einen Spiegel mit einem Durchmesser von etwa 1,6 km.

    Ein so hohes Auflösungsvermögen bekommt man nur mit Radioteleskopen hin.

    EDIT: Denkbar wären eventuell noch mindestens zwei Weltraumteleskope, bei denen man dann Interferometrie nutzt.
    Geändert von Bernhard (12.03.2017 um 22:40 Uhr)
    Freundliche Grüße, B.

  4. #4
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    Hi Leute,

    das ist schonmal ein guter Anfang. Klar kann das kaum oder auch garnicht hergestellt werden, zumindest theoretisch könnte ich mir das Segmentierungsmodell oder die Interferometrielösung vorstellen, aber ist egal, mir geht es nur um eine erste Einschätzung der Anforderungen an so einen Apparat.

    Versuche gerade Pluto und Hubble nachzuvollziehen, es gibt ja Hubble-Bilder mit erkennbarer Struktur. Was wir haben:
    Sichtbares Licht: 550nm
    Entfernung: 5.000.000.000 km
    Durchmesser: 2374 km
    Spiegeldurchmesser: 2,4m
    Auflösungsvermögen: 0,05 Bogenseunden (habe es irgendwo gelesen)

    Komme nicht dahinter wie man nun errechnet dass Hubble diese Bilder tatsächlich hinkriegt

    Den Winkel delta über den Quotienten "Durchmesser des Objektes" / "Entfernung des Objektes": 2374km / 5.000.000.000km = 0,0004748 ... was sagt mir das?
    meine Signatur

  5. #5
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    Zitat Zitat von pauli Beitrag anzeigen
    Den Winkel delta über den Quotienten "Durchmesser des Objektes" / "Entfernung des Objektes": 2374km / 5.000.000.000km = 0,0004748 ... was sagt mir das?
    Für sehr kleine Winkel ist dieser Quotient sehr gut näherungsweise gleich dem Bogenmaß des Winkels. Du kannst diese Zahl also durch 2 * pi dividieren und dann mit 360 * 3600 multiplizieren, um den Wert in Bogensekunden umzurechnen. Das wären dann 0,1 Bogensekunden.

    EDIT: Mit einigen Tricks kann man damit also grobe Strukturen auf Pluto erkennen. Erleichternd kommt hinzu, dass sich Pluto derzeit noch immer in der Nähe des Perihels befindet, also relativ nahe zur Erde ist. Sind die 5e9 km der aktuelle Wert? Die Entfernung zum Zeitpunkt der HST-Aufnahmen könnte geringer sein.
    Geändert von Bernhard (13.03.2017 um 00:33 Uhr)
    Freundliche Grüße, B.

  6. #6
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    Den aktuellen Wert kenne ich nicht, habe einfach den Wert "Große Halbachse" aus wikipedia abgerundet
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  7. #7
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    Zitat Zitat von pauli Beitrag anzeigen
    Den aktuellen Wert kenne ich nicht, habe einfach den Wert "Große Halbachse" aus wikipedia abgerundet
    Der Wert passt: http://www.astronews.com/frag/antwor...frage1841.html

    Zitat Zitat von pauli Beitrag anzeigen
    Den Winkel delta über den Quotienten "Durchmesser des Objektes" / "Entfernung des Objektes": 2374km / 5.000.000.000km = 0,0004748 ... was sagt mir das?
    Falls Du weiter rechnen willst: 2374km / 5.000.000.000km = 0,0000004748 = 4.748e-7 und das ergibt dann im Gradmaß 0,1''.
    Freundliche Grüße, B.

  8. #8
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    Eine Gravitationslinse zwischen dem Teleskop und dem Planeten würde auch helfen, und den virtuellen Abstand auf die Distanz des Teleskops zur Linse reduzieren (bei der Sonne mindestens 550 AU).
    Planeten.ch - Acht und mehr Planeten...
    Final-Frontier.ch - Kommentare vom Rand des Universums

  9. #9
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    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
    Eine Gravitationslinse zwischen dem Teleskop und dem Planeten würde auch helfen
    Dabei stellt sich dann nur die Frage bei wievielen Exoplaneten so eine Linse vorhanden ist. Bei der großen Mehrzahl dürfte das nicht der Fall sein.
    Freundliche Grüße, B.

  10. #10
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    wenn ich recht verstanden habe ist die Idee, "unsere" Sonne als Gravitationslinse zu nutzen, d.h. ein Weltraumteleskop an eine geeignete Stelle so zu plazieren, dass die Sonne zwischen Teleskop und dem gezielt ausgewählten Beobachtungsobjekt steht (bzw. natürlich sich so bewegt, dass es das Objekt möglichst lange im Focus hat).

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