AST1010 – En kosmisk reise

Forelesning 10: Gassplanetene

Dvergplaneter, asteroider, meteoroider, kometer.

I dag

Vårt solsystem:

• Gassplanetene (Saturn, Uranus, Neptun)

• Dvergplaneter • Asteroider • Meteorer • Kometer

Objekter i solsystemet

Nyheter: Ekstrasolar komet • Komet C/2019 Q4 (Borisov) oppdaget

30.8.2019

• Bane av kometen ➡ Kometen kommer fra utenfor solsystemet! • Nærmest solen rundt 7. desember 2019

Nyheter: Ekstrasolar komet Ikke første gang “men bare” andre oppdagelsen av et objekt fra utenfor solsystemet!

Oumuamua

• Oumuamua - Det første gang at et objekt utenfra solsystemet ble observert og bekreftet (Oktober 2017).

• Uvanlig form: 100m - 1km lang, bredde 35 - 167m

• Asteroid! (Ikke en komet)

Oumuamua

Saturns måner

NAS

A by

Bric

ktop

; edi

ted

by D

euar

, KFP

, Tot

oBag

gins

, City

303,

JC

Pagc

2015

Titan

• Tykk atmosfære: nitrogen og metan • Stein og vannis • Innsjøer av metan

• 50% større diameter og 80% mer masse en månen

måne

Jorden

Titan

Apol

lo 1

7 Pi

ctur

e of

the

Who

le E

arth

: NAS

A Te

lesc

opic

Imag

e of

the

Full

Moo

n: G

rego

ry H

. Rev

era

Imag

e of

Tita

n: N

ASA/

JPL/

Spac

e Sc

ienc

e In

stitu

te

Huygens-sonden (Titan)Landing på månen Titan i 2005

Ferie på Titan?

• Lav tyngdekraft (Vi veier mye mindre!)

• + tykk atmosfære ➡ Vi kunne fly med kunstige vinger!

-180oC

+ -

• Kaldere enn i Norge (om sommeren) !

• Ikke nok oksygen! • Fortsatt litt dyrt …

Enceladus

• Geysirer • Mater E-ringen med is

• Organiske forbindelser!

Saturns ringer

Saturns ringer

• Flere ringsystemer

• Mest synlig: avstand fra Saturn 67 000 km til 140 000 km (men helt ut til Phoebe ringen på 4 mio km)

• Mellomrom mellom eller i ringene pga tyngdekraften fra månene

Saturns ringerSaturns ringer

• Består av “partikler” (µm-m størrelse), mest vannis med spur av stein

• Oppdaget først av Galileo (1610) men beskrevet riktig først av Huygens (1655)

Uranus sammenlignet med jorden

• Radius: Ca. 4 jord-radier • Masse: Ca. 14.5 jordmasser • Tyngdekraft ved overflaten: 90 % av jordens (mindre enn Venus) • Omløpstid rundt solen: 84.3 år • Gjennomsnittlig temperatur: -195 ◦C

Rotasjonsakse nesten i baneplanetRetrograd rotasjon (slik Venus har) dvs. roterer motsatt vei av det som er vanlig

Iskjempenes struktur

Neptun

• Radius: Ca. 3.85 jord-radier (mindre enn Uranus) • Masse: Ca. 17 jordmasser (noe mer enn Uranus) • Tyngdekraft ved overflaten: 113 % av jordens • Omløpstid rundt solen: 165 år • Gjennomsnittlig temperatur: -200 ◦C

Struktur – lik Uranus

Oppdagelsen av Neptun – En triumf for newtonsk mekanikk

• Observert: uregelmessigheter i Uranus’ bane • Couch Adams og Le Verrier forutså eksistensen og beregnet

banen til Neptun basert på uregelmessigheter i Uranus’ bane! ➡Neptun oppdaget i 1846!

Pluto sammenlignet med jorden

• 18.6 % av jordens radius • 0.22 % av jordens masse

Ca. 1/5 av månens masse!

• Omløpstid rundt solen ca. 248 år • Temperatur (snitt): -225 ◦C (under 50 K)

• Pluto oppdaget av Clyde Tombaugh in 1930 • Eneste planet oppdaget i USA…

Pluto er den 9. Planet• Pluto er en planet. • Noen objekter på nesten samme størrelse med Pluto! • Planetsystemer utenfor solsystemet med store variasjoner! • 2006, International Astronomical Union General Assembly:

Ny definition av objektklasser i solsystemet

• USA oppdaget en planet. • New Horizons romsonde skyttet opp måneder før som den “final

planetary mission”

• 2006, International Astronomical Union General Assembly: Ny definition av objektklasser i solsystemet

Pluto er den 9. Planet

• USA oppdaget en planet. • New Horizons romsonde skyttet opp måneder før som den “final

planetary mission”

• 2006, International Astronomical Union General Assembly: Ny definition av objektklasser i solsystemet

Pluto er den 9. Planeten dvergplanet• USA oppdaget en dvergplanet. • New Horizons romsonde skyttet opp måneder før som …

en misjon til det ytre solsystemet …

Bilder tatt av New Horizons (NASA)

Bilder tatt av New Horizons (NASA)

New Horizons fortsetter reisen …

• To deler med 22km og 14km diameter

• Kuiperbelt objekt

2019: Ultima Thule 4.5 milliarder kilometer fra sola

Kuiperbeltet og Oortsky

• Vanlig oppfatning fram til 1990-tallet: Området rundt og utenfor Pluto er tomt.

• Men: I 1992 oppdaget Jane Luu og David Jewitt et objekt i dette området (Kuiperbeltet).

• 2002: Mike Brown fant stadig større objekter i dette området, kulminerte med Eris i 2005: Større enn Pluto.

AST1010 - Smålegemer

Kuiperbeltet og Oortsky

Lov 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10 19.6 38.8 77.2 154

IRL 0.39 0.72 1.0 1.52 ? 5.2 9.5 19.2 30.06 39.44 67.67

Titius-Bodes ”lov” (1715)Ikke basis i fysiske argument, men en ren numerologisk sammenheng (ren kuriositet)

• Avstanden fra sola til planetene i AU gitt ved

a = 0.4 + 0.3 x 2n, n=-∞, 0, 1, 2,…

Titius-Bodes ”lov” (1715)Ikke basis i fysiske argument, men en ren numerologisk sammenheng (ren kuriositet)

Lov 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10 19.6 38.8 77.2 154

IRL 0.39 0.72 1.0 1.52 2.77 5.2 9.5 19.2 30.06 39.44 67.67

Ceres • Oppdaget i 1801 • Mellom Mars og Jupiter • Dvergplanet

(først asteroid)

Diameter 945 km

Manglende planet mellom Mars og Jupiter?!

Titius-Bodes ”lov” (1715)Ikke basis i fysiske argument, men en ren numerologisk sammenheng (ren kuriositet)

Lov 0.4 0.7 1.0 1.6 2.8 5.2 10 19.6 38.8 77.2 154

IRL 0.39 0.72 1.0 1.52 2.77 5.2 9.5 19.2 30.06 39.44 67.67

Viser seg å stemme svært dårlig for Pluto og Eris

Asteroider• Pallas (1802), Juno (1804), Vesta (1807) • Består av stein og metall• Baner bestemt for ≈ 25,000 asteroider og 100,000 funnet.• Midlere avstand mellom asteroider =

8 ganger avstanden mellom jorden og månen

Ida og Daktyl

• Avstand fra solen 3 AE • 60 × 25 × 19 km

• Dvergplanet med en egen måne (Daktyl)!

Dakt

yl: 1

.4km

Fordeling i rommet

Asteroider og meteoroider

Asteroide = et lite steinete objekt, går i bane rundt solen. • Asteroider er mindre enn en (dverg)planet.

Meteoroide = ennå mindre • Et lite stykke asteroide eller komet

• Asteroider og meteoritter har ”samme” kjemiske sammensetning og klassifiseres på lik måte.

BBC

Meteorer

• Meteoroide – stein eller metallgjenstand i verdensrommet.

• Meteor – lysfenomen: en meteoroide kommer inn i jordas atmosfære, blir glødende av friksjonsvarmen og fordamper.

• Meteoritt – den resten av meteoroiden som man kan finne på bakken.

Fart og mengde

• Jordas hastighet i banen er 30 km/s.

• Meteorene kommer inn med hastigheter på 10-70 km/s avh. av vinkelen.

• 200,000 tonn meteor-materiale faller ned hvert år – de fleste er mikrometeoritter.

Tre kilder for meteorer

• Kometer gir svermer av meteorer

Tre kilder for meteorer

• Kometer gir svermer av meteorer

• Asteroidebeltet

• Mars og månen:Steiner slått løs for lenge siden ved store meteornedslag (kan ses på sammensetningen)

Meteornedslag

• ca. 160 finnes på verdensbasis

• Tre i Norge: Garnos, Mjølnir og Ritlandskrateret.

Nedslagskratre i Europa.

MeteornedslagSmå skålformede og store kratre med topp i sentrum, bruddsoner i ringer rundt.

MeteornedslagArizona, USA, før 50 000 år. Diameter 1.2 km, 170m dyp Meteoroid (opprinnelig): 50m

Gardnos-krateret

Ligger i Hallingdal. - Alder ca 500 mill. år Diameter 5 km.

Chicxulub-krateret• Før 65 mio år siden • Krater med 150 km diameter, 20 km dyp (opprinnelig)

• Asteroid/komet 11-81km

AST1010 - Smålegemer !52

Hvor ofte og hvor sterke?

Asteroider

Hva kan vi gjøre?• To kilder: asteroider og kometer:

– Asteroider: Kan oppdages i tide, baner regnes ut, vi har omtrent 100 års forvarsel.

– Kometer: Kommer fra det ytre solsystem, vi har bare 1-5 års forvarsel, og de er store.

• Kartlegging av små legemer i solsystemet er en nøkkeloppgave.

• NEO = Near Earth Object

Hva kan vi gjøre?

• NASA Spaceguard – kartlegger alle nære asteroider større enn 1km, ca. 1000 objekter.

• Kartlegging av alle asteroider ned til 50 m er mulig i løpet av noen få tiår. Det dreier seg om ca. 1 mill. objekter.

• Tunguska var en 60 m steinmeteor. ”Akseptabel” skade? Men kanskje unngåelig.

Edmund Halley og Halleys komet• Edmund Halley så

kometen i 1682.

• Han merket seg at kometene i 1533, 1607 og 1682 lignet hverandre.

• Beregnet banen og forutsa at kometen skulle komme igjen i 1758-59.

• Dette skjedde og kometen fikk sitt navn.

• Sist nær sola i 1986.

Kometer• Kjerne ~ 1-10 km.

• Komethodet rundt 100 km.

• Hydrogensky.

• To haler: • Ionehale. • Støvhale

Halene peker bort fra sola.

Solvind!

Komet West (t.v.) og komethaler

Typiske kometegenskaper

• Dimensjon: noen kilometer med ujevn overflate, høyder, groper, kratre.

• Massetapsraten nær sola er 1000 tonn pr sekund, men varierer fra komet til komet.

• Totalt massetap per solarpassasje er 0.1% - 1%, det meste i form av støv.

• Begrenset levetid på 10-100 tusen år.

AST1010 - Smålegemer !61

Kjernen – en skitten snøball?

Rosetta

• Oppskyting: 2004

• Ankomst 2014

(Landeren)

• opprinnelig fra Kuiper-beltet • nå: avstand 1.2 - 5.7 AE,

baneperiode på 6,45 år

• rotasjonsperiode på 12,4 timer

• maksimal hastighet på 135 000 km / t.

• Dimensjoner: 4,3 x 4,1 km på sine lengste og bredeste dimensjoner

67P / Churyumov-Gerasimenko

Rosetta, Philae & “Chury”

Kort- og langperiodiske kometer

• Kometer har omløpstider som enten er kortere enn ca 200 år eller mye lenger enn 200 år – flere tusen til 1 million år.

• To reservoarer for kometer: – Kuiperbeltet - 40-50 AU fra sola. – Oort-skyen – 10,000 – 50,000 AU fra sola. – Kometer fra Kuiperbeltet har baner nær

ekliptikkplanet; fra Oortskya er banene likt fordelt i alle vinkler.

• Regner med 1–1000 milliarder kometer.