Harald Lesch Vortrag Weltwissen 5.7.11

7/30/2019 Harald Lesch Vortrag Weltwissen 5.7.11

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Sind wir allein im Universum?

Prof. Dr. Harald Lesch

Institut fr Astronomie & AstrophysikLMU Mnchen&

Hochschule fr Philosophie (SJ)Mnchen


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Ein Planetensystem in den Nachrichten:Gliese 581. Warum die Aufregung?


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Gliese 581g may be the new Earth.A team of astronomers from the University of

California and the Carnegie Institute of Washingtonsay they've found a planet like ours, 20 light years

(120 trillion miles) from Earth, where the basicconditions for life are good. "The chances for life onthis planet are 100 percent," Steven Vogt. "I have

almost no doubt about it. The planet is three timesthe size of Earth, but the gravity is similar. "It couldhave liquid water on the surface. That's the first stepto find life. There are hundreds of known extrasolarplanets that have been discovered in the Milky Way,but this is the first that could support life. Earthlings

won't be traveling to Gliese 581g any time soonunfortunately. Scientists say a spaceship travelingclose to the speed of light would take 20 years to

make this journey.


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Das System Gliese 581 im Vergleichzu unserem Sonnensystem


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Gliese 581 g


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Sind wir allein?

Suche nach Leben auerhalb desSonnensystems

Suche nach Hinweisen auf biologischeAktivitten auf anderen Himmelskrpern

Wo kommen wir her?

Suche nach den kosmischen Wurzeln Entstehung von Galaxien, Sternen,schweren Elementen, Planetensystemenund .. Leben auf der Urerde


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Unser Bild vom Weltall ist stark beeinflusst vonunseren Trumen


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und unseren ngsten!


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Die grte Geschichte aller Zeiten

Kosmologie ist Innenarchitektur des Kosmos kein Davor und Auerhalb

Die Naturgesetze gelten berall im Universum!


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Cassini testet die ART


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Posit ions- und Frequenznderung bei Annherung von v an c

In Ruhe 0,8 c 0,9 c

0,99 c 0,99999 c


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Verschiedene Versuche Lebenzu definieren

Die 7 Sulen des Lebens Synthese der einzelnen Komponenten aus Materialien, die aus der

Umgebung stammen Umwandlung von Energie in Arbeit

Katalyse von chemischen Reaktionen

Abgrenzung von der Umgebung zur Kontrolle des dafrerforderlichen Materialtransfers

Regulation

Identische Reproduktion der dafr erforderlichen Information

Wachstum und Vermehrung

Die


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DieGrundvoraussetzungen

fr Leben*

Energiequelle Kohlenstoffchemie flssiges Wasser

* wie wir es kennen


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Uns gibt es nurweil:die Sonne so hei istund das Universum sokalt ist!

Lebewesen sind kosmische Durchlauferhitzer!


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Der Auerirdische ist auch nur ein Mensch und kocht mitWasser


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Sind wir allein im Universum?

Nicht Leben an sich!

Nur kommunikationsbereite Zivilisationen

Nur in der Milchstrae

Erde Mond : ca. 1 Lichtsekunde

Erde Sonne: 8 Lichtminuten

Milchstrae: 100.000 Lichtjahre

Andromeda: 2.25 Mio Lichtjahre

Universum: 26 Mrd. Lichtjahre


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Weit du wie viel Sternlein stehen?


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M31 Andromeda

Homogenes Universum


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Homogenes Universum2 Millionen Galaxien


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LfffnfRN cibeP=

S

N= Anzahl der kommunizierenden ZivilisationenRS= Sternbildungsrate in der Milchstrae

fP = Anteil solcher Systeme mit Planetenne = Anzahl der Lebenszonenfb = Anzahl der Lebenszonen mit biologischer Entwicklungfi = Anteil davon mit Intelligenz

fc = Anteil davon kommunizierendL = Lebenszeit einer Zivilisation

Die Green-Bank-Gleichung


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Prinzip der Durchschnittlichkeit

Am Planeten Erde oder am

Sonnensystem ist nichtsBesonderes!


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SETI-Abschtzung (1960)

RS =1011 Sterne in 1010 Jahren = 10 Sterne pro Jahr

fP = 0.5 : 50% der Sterne haben Planeten

n

e= 1: Eine Lebenszone pro Planetensystem

fb = 1: Ein Planet und der entwickelt immer Leben

fi = 1: Leben entwickelt immer Intelligenz

fc = 0.1-0.2: Jede 10./5. Zivilisation kommuniziert

L = 100 Jahre Milliarden Jahre


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RS fp ne fb fi fc L N

Opt.

10 1 1 1 1 0,2108 108

Zur. 10 0,5 1 1 1 0,2 106 106

Pes. 1 0,4 1 1 1 0,1 102 4


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N-gleichverteilte Zivilisationen sind in der Milchstraewie weit voneinander entfernt?

N Entfernung(in Lichtjahren)

10

8

10105 1000

103

10.00010 100.000


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Die Suche war bis heutevllig erfolglos!!!

WARUM?



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Kosmologie ist Innenarchitektur des Kosmos kein Davor und Auerhalb

Die Naturgesetze gelten berall im Universum!


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Sternentstehung in einer Spiralgalaxie


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So fngt es an

Und so hrt es auf

Sterne:


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Sterne:Druck balanziert Schwerkraft

Die Sonne

Massendefekt


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MassendefektBei der Fusion zweier Teilchen zu einem dritten wird Bindungsenergie

in Form von Strahlung frei

Wasserstoffbrennenin der Sonne

Massendefekt bei

Kernfusions-prozessen

betrgt weniger als1% der Masse der

Ausgangskerne

2

cmE =

Besttigung (1995)Kamiokande(Sonne live! im

Neutrinolicht)

Der Lebensweg eines Sterns
http://www.sno.phy.queensu.ca/images/man_on_deck.GIF


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Tripel-Alpha-Proze

2 Heliumkerne stoen zusammenund werden zu Beryllium

Problem - Beryllium zerflltinnerhalb von 10-16 Sekunden

Nur wenn ein dritter Heliumkernmit Beryllium zusammenstt,bevor es zerfllt, entsteht

Kohlenstoff!


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Das Leben der Sterne

Lebenszeit sinkt mit steigender Masse

Temperatur steigt mit steigender Masse

50 1 0.1 (Sonnenmasse)

O-B-A-F-G-K-M-R-N-S

Sonne ist ein G-Stern

SIRIUS: 2 Sonnenmassen; Lebensdauer: 1 Mrd Jahre


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SIRIUS: 2 Sonnenmassen; Lebensdauer: 1 Mrd. Jahre

WEGA: 3 Sonnenmassen; Lebensdauer: 800 Mio. Jahre

SONNE: 1 Sonnenmasse; Lebensdauer: 10 Mrd. Jahre

TOD DES STERNS BEDEUTET

TOD DER PLANETEN!

CHAUVINISMUS

LEBEN BRAUCHT 4.5 MRD. JAHREBIS ZUR INTELLIGENZ


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Supernova-berrest CXO in Casseopeia A


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Elementspedition Supernova Just in Time


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Kosmischer Kreislauf


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SUPERNOVA-EXPLOSIONEN ZERSTRENALLES INNERHALB VON 30 LJ.

R


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M < 1.2 MSonne

Sonst wre die Entwicklung zu schnell

M > 0.8 MSonne

Sonst wre die Entwicklung zu langsam

Leben braucht schwere Elemente: C, N, O, Si, Mg, Fe

SN-Druckwelle mischt die schweren Elemente insInterstellare Medium


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Wir bestehen zu 92% aus Sternenstaub!

Kohlenstoff-Chauvinismus

Nur neue G-Sterne knnenlebendige Planeten besitzen!

Die bewohnbare Zone der Milchstrae


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Galaxien-Kollisionen vor

10 Mrd. J ahren

Sternentstehungsgeschichte des


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Sternentstehungsgeschichte desKosmos

Die Sonne


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G-Stern

Alter: 4,6 Mrd. Jahre

Masse: 300.000 Erdmassen

Radius: 700.000 km

Temperatur: ca. 5800 K

Lebensdauer: 10 Mrd. Jahre

Todesart: Roter Riese

Leichnam: Weier Zwerg


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Die Sonne


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Die Sonne

Strahlt explodiert ab und zu, besonders zu Anfang

Dreht sich sehr langsam

Steht etwas oberhalb und hinter einem Spiralarm

Hat keine neuen Sternentstehungsgebiete in der Nhe

Aber: 750.000 Jahre vor ihrer Entstehung ist einStern als Supernova in ihrer Nhe explodiert (Mg26/Al26)


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Entstehung von Planeten in einer


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gGasscheibe

Leuchtkraft der Sonne war und ist nicht konstant


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Leuchtkraft der Sonne war und ist nicht konstant

L(1 Mrd) war nur 75% von L(heute)

Wie reagierte die planetare Atmosphre?

TREIBHAUSEFFEKT

Zusammenstemit interstellaren Wolken

Vernderungenim Sonneninneren


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verstrkter Materieeinsturzauf die Erde

Vernderungenin der Umgebung der Erde

&Vernderungen

der Erdbahn

Klimaschwankungen

Modifikationen derErdatmosphre undihrer Bestandteile

BiologischeSchwankungen

Albedo-Schwankungen

Kontaktmit Kometen

Groe Flaresauf der Sonne

ErhhteHintergrund-radioaktivitt

Schwankungender

Solarkonstanten

Vernderte UV-Strahlungerreicht die Erde

Kontakt mitnahen

Supernovae

Zeitl iche Entwicklung der Atmosphre


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Leben verndert die Erdatmosphre


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Die Ursuppe


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Venus: 450 Grad Celsiuskein Wasser


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kein Wasser

Erde: 15 Grad Celsiusflssiges Wasser

Mars: - 63 Grad CelsiusEis???

Bewohnbare Zone


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Bewohnbare Zone

Optimistisch : R< 0.15Zurckhaltend: R< 0.05Pessimistisch: R< 0.005

ne=0.5

nderung des Abstandes Erde-Sonnevon 3% wrde

Venus oder Mars bedeuten!

Der Planet


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Braucht

Groen Mond Wie entstand der?

Jupiter wegen Asteroidenschutz

Ozonschicht UV

Treibhauseffekt Temperatur

Darf nicht

Zu gro sein (Atmosphrendruck)

Zu klein sein (Atmosphrendruck)

Eigendrehung schneller als 4 Tage

Kreisfrmige, konstanteUmlaufbahn

Gasriesen ber 400 Planeten wurden


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ber400 Planeten wurdengefunden

~10% der Sterne besitzenPlaneten

Meist bei < 2-3 AU50% sind Mehrfachsysteme

???

Marcy et al.

Planeten auf lngeren Perioden werden jetzterstmals entdeckt

55 Cancri ist hnlich wie dasSonnensystem

Radialgeschwindigkeit ist nicht empfindlichgenug fr erdhnliche Planeten


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Caution: planet occurrence is biased by RV sensitivity!

Illustrations

M starMature

M starYoung

G star F star


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Kenn Brown and

Chris Wrenn,Mondolithic Studios

Kiang, SciAmApril 2008

3-photonoxygenic?

Anoxygenic onland?

E- donor limited

Can surviveflares

Blue edge?

Blueanthocyanin-like

sunscreen?Red edgepromoted by

oxygen

Can predict

green toorange bump

Wann ist ein Planet bewohnbar?


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Nicht zu gro Sonst Gasriese

Nicht zu klein Verlust der

Atmosphre

Nicht zu hei oder zukalt Kein flssiges Wasser

Nicht zu nahe amStern Sonst synchronisiert

Wann ist ein Planet bewohnbar?Jetzt mal ohne Treibhauseffekt


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Jetzt mal ohne Treibhauseffekt Nicht zu gro

Sonst Gasriese

Nicht zu klein Verlust der

Atmosphre

Nicht zu hei oder zukalt Kein flssiges Wasser

Nicht zu nahe amStern Sonst synchronisiert

Selbst der Pessimist war noch zuoptimistisch


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optimistisch

Sternmasse (Temperatur bewohnbare Zone) Planetenmasse (Atmosphre) Rotationsgeschwindigkeit

Entfernung zum Stern

Die Soziologie einer technischen Zivilisation

N ist ca. 1 1000

Chauvinismen


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Glaube an die berlegenheit der eigenen Gruppe

G-Stern

Kohlenstoff

Naturgesetze

Antichauvinismus


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