Vypocet obyvatelnych zon exoplanet

Pavel Pintr

TOPTEC

14. 5. 2013

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 1 / 13

Osnova

1 Predchozı studie

2 Soucasna teorie obyvatelnych zonZakladnı vypocetZmena obyvatelnych zon

3 Studie I. - Statisticka analyzaNormovanı extrasolarnıch systemuVysledky

4 Studie II. - Model planetarnıch atmosferTvorba noveho modeluVysledky

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 2 / 13

Predchozı studie

[Dole (1964)] HabitablePlanets for Man (1st ed.).[Schneider (2013)]: Interactiveextrasolar planets catalogue.(topical till January 2013).[Borucki et al. (2011b)] TheAstrophysical Journal 2011a,728, 117.Kane, S. R.; Gelino, M. D.Publications of theAstronomical Society of thePacific 2012, 124, 323. Thehabitable zone gallery isavailable from: < http >//www .hzgallery .org >.

[Morris (2010)]. Calculatingthe Habitable Zone.Circumstellar habitable zonesimulator 2009.[Lorenz and McKay (2003)]Icarus 2003, 165, 407.[Levenson (2012)]. How toEstimate PlanetaryTemperatures.

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 3 / 13

Zakladnı vypocet

Svıtivost hvezdy

L ≡ Ls = 4πR2s σT 4

eff , (1)

Svetelny tok na hranici obyvatelne zony

Sinner = 4.190× 10−8T 2eff − 2.139× 10−4Teff + 1.268, (2)

Souter = 6.190× 10−9T 2eff − 1.319× 10−5Teff + 0.2341, (3)

Stanovenı hranic obyvatelne zony

rinner =

√Ls

Sinner, router =

√Ls

Souter, (4)

Epiricky vzorec obyvatelnosti

rinner =

√Ls

1.1, router =

√Ls

0.53, (5)

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 4 / 13

Zmena obyvatelnych zon

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 5 / 13

Zmena obyvatelnych zon

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 6 / 13

Studium I. Statisticka analyza

Normovanı

rnormp =

rp√Ms

, (6)

Rozdıl mezi normalizovanymi vzdalenostmi

∆normn,n−1 = rnorm

pn− rnorm

pn−1, (7)

Normalizovany prumer rozdılu mezi vzdalenostmi

∆norm,avgn =

1

n

n∑i=2

∆normi ,i−1 . (8)

Teoreticky pocet exoplanet v obyvatelne zone

Np =w

∆unnorm,avg. (9)

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 7 / 13

Studium I. Srovnanı

class w ZMS w HZT w MSE Np ZMS Np HZT Np MSE

F 0.444 0.640 0.718 538.182 775.758 870.303

G 0.354 0.510 0.573 1120.253 1613.924 1813.291

K 0.116 0.167 0.187 368.254 530.159 593.651

M 0.067 0.097 0.109 7.617 11.028 12.392

Table : Sırka obyvatelnych zon v AU a teoreticky pocet obyvatelnych exoplanet.

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 8 / 13

Studium II. Model planetarnıch atmosfer

Vyzarovacı konvektivnı model sedeho telesa

Fo = F (1 + 0.75τ), (10)

Absorpce svetla v atmosfere

Fabs = F [1− exp(−τvis)], (11)

Proudenı v atmosfere

Fc =(F − Fabs)τ

E + Dτ, (12)

Povrchovy tepelny tok

Fsur = Fo − Fabs − Fc = FQ (13)

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 9 / 13

Studium II. Model planetarnıch atmosfer

Parametr Q

Q = 0.75τ +exp(−τvis)

1 + τ. (14)

Povrchova teplota exoplanet

Tsur = TeqQ14 . (15)

Parametr τ

τi = ki√

Pi , τ =∑i

τi (16)

Parametr τvis

τvis = 0.36(τ − 0.723)0.411 (17)

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 10 / 13

Graficke znazornenı

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 11 / 13

Spektralnı trıda G

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 12 / 13

Vysledky

Zakladnı vysledky

Nejvıce obyvatelnych planet ocekavame o spektralnı trıdy G

Spektralnı trıda F mene obyvatelnych exoplanet o 52% nez G,

Spektralnı trıda K mene obyvatelnych exoplanet o 67% nez G,

Spektralnı trıda M mene obyvatelnych exoplanet o 90% nez G,

Vytvorili jsme novy model obyvatelnych zon v zavislosti na atmosfereexoplanet.

Pavel Pintr (TOPTEC) Vypocet obyvatelnych zon exoplanet 14. 5. 2013 13 / 13