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21.10.10 · 22:57 Uhr
Das Super-Erden-Drama - Teil 2
Kategorie: Naturwissenschaften · Kommentare: 26
Was ist wohl das Allerschlimmste für einen hoffnungsvollen Entdecker? Noch dazu wenn er den Planeten seiner Liebsten gewidmet hat?
Der Schauplatz war Turin in Italien auf der IAU-Tagung. Der "Spielverderber" war Francesco Pepé vom HARPS-Team. Das HARPS-Team ist sozusagen die europäische Konkurrenz der im ersten Beitrag feiernden amerikanischen Forscherinnen. Andererseits haben die Leute von HARPS die ersten drei Planeten im Gliese 581-System entdeckt. Wenn also jemand dieses System in- und auswendig kennen sollte, dann die.
Jedenfalls haben Herr Pepe und seine Kolleginnen in ihre Daten geschaut und konnten weder Gliese 581 g - die vor kurzem groß gefeierte Super-Erde - noch Gliese 581 f wiederfinden, der im gleichen Fachaufsatz vorgeschlagen wurde. Dieser 7-Erdmassen-Planet soll alle 433 Tage seine Kreise im System ziehen.
Wir haben also zwei Teams diesseits und jenseits des Teichs, die zwei leicht unterschiedliche Datensätze des Gliese 581-Systems mit ihrer eigenen Software analysiert haben und zwei unterschiedliche Ergebnisse. Ein Team sieht zwei weitere Planeten und das andere nicht.
Bild (Steven Vogt et al., 2010, ApJ, ich hab nur die vermuteten Planeten g und f markiert): Die Messungen der Planeten-Masse des Einflusses der Planetenmasse auf den Stern im Gliese 581-System für einen vollen Umlauf des jeweiligen Planeten (Ich hab die Erklärung nachträglich präzisiert). Das rote sind Messungen mit dem amerikanischen System und die blauen Punkte sind die inzwischen frei verfügbaren Messungen des Schweizer Systems.
Nachtrag: Oben sollen wir von óben nach unten Gliese 581 e, b, c, g, d & f sehen. Die sind nach zunehmender Orbitperiode sortiert.
Hmm... Ich bin jetzt kein Radial-Geschwindigkeits-Experte, aber die Daten zu den vorgeschlagenen Gliese 581 g und f-Planeten hauen mich immer noch nicht vom Hocker. Das sind schon zwei verdammt schwache Signale. Deswegen habe ich auch im letzten Beitrag konsequent von "vermutet" gesprochen.
Ich weiß es nicht. Entweder interpretiert das amerikanische Team da etwas hinein, was nicht da ist oder aber das Schweizer Team ist nicht so genau und so gut, wie sie denken.
Tja, das ist nun mal Wissenschaft am Rande des technisch Machbaren. Jemand schlägt was vor und jemand anderes versucht das nachzuvollziehen und bestätigt das - oder eben auch nicht. Ich kann mir schon gut vorstellen, dass sich Vogt und Co vertan haben und ihre Daten überinterpretieren. Der Preis ist ja auch so verdammt heiß und verführerisch: Der erste Planet, der mitten drin in einer habitablen Zone liegt, statt gerade mal am Rand zu kratzen. Wer das Ding einsackt, der erntet Ruhm und Ehre und für weitere Forschungsvorhaben ist das auch nicht hinderlich.
Deswegen ist es immer wichtig, die Worte Richard Feynmans im Ohr zu haben:
"The first principle is that you must not fool yourself--and you are
the easiest person to fool. So you have to be very careful about
that. After you've not fooled yourself, it's easy not to fool other
scientists. You just have to be honest in a conventional way after
that."
Leider zählt Überzeugung und Romantik hier gar nichts
Im Hinblick auf diese Entwicklung war Vogt's Faux-Pas mit seiner "Ich hab fast keinen Zweifel, dass es auf diesem Planet leben gibt"-Aussage gleich doppelt bescheuert. Es ist bei weitem zu früh über Leben zu spekulieren, wenn es bereits berechtigte Zweifel an der bloßen Existenz des gefeierten Planeten gibt.
Der größte Witz ist zudem, dass es in dem eigentlichen Entdecker-Paper vor vorsichtigen relativierenden Formulierungen nur so wimmelt:
"caution is warranted as most of the signals are small. And there may
yet be unknown systematic errors in either or both data sets."
Allerdings muss Herr Vogt persönlich schon sehr von diesen Signale überzeugt gewesen sein, denn jetzt wird's romantisch:"Finally, S.S.V. would like to extend a very special thanks to his wife Zarmina Dastagir for her patience, encouragement, and wise counsel. And even though, if confirmed, the
habitable planet presented herein will officially be referred to by the name GJ 581g, it shall always be known to S.S.V. as 'Zarmina's World.'"
Och, ist das süß! Was für eine Steilvorlage für eine rührende Geschichte - aber nur wenn sich der Planet wirklich als real herausstellen sollte. Oh Mann, jetzt tut mir Herr Vogt schon was leid. Es wäre schon sehr enttäuschend, wenn er seiner Liebsten diesen Planeten widmet und dieser zurückgezogen werden müsste. Ich persönlich drücke jedenfalls "Zarminas Welt" beide Daumen. Auch wenn sich die Realität reichlich wenig um Romantik schert.
Ist Gliese 581 g bzw. Zarminas Welt nur ein Artefakt?
Letztendlich sind weitere Messungen und neue, am besten unabhängige Analyse-Methoden gefragt. Die Suche nach Exoplaneten und vor allem erdähnlichen Planeten ist und bleibt ein spannendes Feld, in dem wir uns aber auch allzu leicht verlaufen können.
Vielleicht tröstet es aber Vogt und co, dass andere Forscherinnen auch so ihre Probleme haben. Denn das war noch lange nicht alles.
Morgen daher Teil 3 des Super-Erden-Dramas, das bereits in dem Paper von Vogt und co. anklingt. Nachtrag: Ich muss den Beitrag doch am Samstag nachliefern. Sorry.
Vogt, S., Butler, R., Rivera, E., Haghighipour, N., Henry, G., & Williamson, M. (2010). THE LICK-CARNEGIE EXOPLANET SURVEY: A 3.1
PLANET IN THE HABITABLE ZONE OF THE NEARBY M3V STAR GLIESE 581
The Astrophysical Journal, 723 (1), 954-965 DOI: 10.1088/0004-637X/723/1/954
Autor: Ludmila Carone· 26 Kommentare· Permalink· Trackback-URL
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Das Super-Erden-Drama - Teil 3 · Hinterm Mond gleich links · 24.10.10 · 01:31 Uhr
Das Super-Erden-Drama - Teil 4 · Hinterm Mond gleich links · 01.11.10 · 00:21 Uhr
Das Super-Erden-Drama - Teil 5 · Hinterm Mond gleich links · 12.11.10 · 16:48 Uhr
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Kommentare (26)
Schmidts Katze·
22.10.10 · 02:26 Uhr
Und eine Expertin auch nicht, oder?=^.^=
Tja, was zeigt uns das wieder? Dass es sehr schwer ist, das durchzuhalten, selbst wenn mensch sich dazu entschlossen hat, es anders zu versuchen. Nix anderes zeigt das. Ich werde es weiter versuchen.
Sind es jetzt Planeten oder Planetinnen?
Reissen Sie sich zusammen oder Sie sind raus.
SingSing·
22.10.10 · 07:38 Uhr
... die nebenbei gesagt alle fünf Männer sind. Aber macht ja nix... "I'm just a transsexual transvestite from Transsylvania!" Sie können sich nach dem Trollgehabe auf anderen Blogs für immer verziehen.@SingSing
Komisch, wenn alles Forscherinnen sind und diese als Forscher bezeichnet werden, stört's doch auch nicht? Ts ts ts - immer diese Empfindlichkeiten ... versteh ich nicht. Nix transsexual - umoperiert! (ala "Soldaten sind Mörderinnen").
Da gibt's hier spannende Planetenforschung und alle reden nur über Grammatik.
@Ludmilla
Kannst du nochmal ganz kurz erklären, was man auf dem Radialgeschwindigkeitsplot eigentlich sieht? Man misst doch nur die Radialgeschwindigkeit der Sonne, oder? Wie zaubert man denn daraus die 6 unterschiedlichen Plots? (Hast du bestimmt schonmal irgedwo erklärt, aber ich hab's wieder vergessen...)
Ich hab in den Plots übrigens ein sauberes Signal gesehen. Aber ich bin ja
.Sie sind raus. Tschüss.
Aus Wikipedia "Steven S. Vogt (Steven Scott Vogt, also known as Steve S. Vogt, or Stephen S. Vogt) is an American astronomer who searches for extrasolar planets." Erstaunlich!Anhand dieser schwachen Signale von einem habitablen Planeten zu sprechen ist schon sehr riskant. Wie genau ist die Größenangabe und die Angabe der Umlaufzeit?
Jetzt mal ne klare Ansage an alle. Jeder weitere Kommentar, der hier mit dem blöden Witz ala Planeten/Planetin und "*buh* ich mag das nicht, wie Du das hier handhabst" ankommt, dessen Kommentar wird sofort gelöscht. Ich lass mir die Diskussion hier nicht zumüllen.
@MartinB: Der Stern und der Planet bewegen sich um einen gemeinsamen Schwerpunkt, d.h. der Stern selbst eiert ein wenig herum und das führt zu einer Dopplerverschiebung der Spektrallinien periodisch ins rote bzw. ins blaue. Dieses Hin- und Herwackeln lässt sich aufzeichnen und mensch kriegt die Eigenbewegung des Sterns aufgrund der Massenanziehungskraft eines oder mehrere Begleiter heraus.
Da das in erster Näherung ne Kreisbahn sein muss, auf der sich beide Körper bewegen, sollten wir also in diesem Geschwindigkeitsverlauf eine Sinus-Funktion sehen. Im Grunde muss mensch also nur eine Spektralanalyse machen und schauen, bei welcher Periode eine Sinusschwingung besonders stark ist und kann die dann aus den Daten extrahieren. Dabei hangeln sich die Forscherinnen vom stärksten bis zum schwächsten Signal herunter, in dem sie nacheinander das entsprechende Signal subtrahieren.
@roel: Die geben als Amplitude bei Gliese g 1.29 m/s an mit einem Fehler von 0.19. Das ist schon ok. Wenn wir die Punkte auf dem höchsten und niedrigsten Scheitelpunkt der Sinusschwingung mitteln, kommt das schon heraus. Ich seh allerdings das Hauptproblem darin, dass ein paar kleine systematische Fehler das Ganze schon wieder ganz anders aussehen lassen können. Deswegen wünsche ich mir ne unabhängige Analyse mit ganz neuen frischen Daten, um zu sehen, ob das Signal mit derselben Amplitude da ist und auch zum richtigen Zeitpunkt hoch und runter geht.
So ist das halt bei wissenschaftlichen Entdeckungen, die gerade so in unserer Reichweite sind. Die sind meist nicht wirklich eindeutig. Deswegen ist Reproduzierbarkeit auch so wichtig. Nach dem Motto: "Hey Ihr, wir haben hier was Interessantes. Schaut mal!"
@Ludmilla
Danke, der letzte Satz war der entscheidende - die ziehen also sukzessive die bereits identifizierten Fourier-Komponenten ab, deshalb gibt es nicht bloß ein Bild, sondern 6. Dass das dann irgendwann ziemlich gruselig wird, kann mensch sich leicht vorstellen...
@MartinB: Um der Arbeit wirklich gerecht zu werden, sollte ich erwähnen, dass die schon einige Anstrengungen unternommen haben, um die Falschalarm-Rate zu bestimmen. Die haben ziemlich ausführlich diskutiert, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass gerade diese beiden Signale durch Zufall zustande gekommen sein könnten. Die kommen auf Falschalarm-Raten von etwa 10-6.
Ich fürchte aber weniger den Zufall als irgendeine verflixte Systematik.
Und welche (mutmaßlichen) anderen Planeten sind im oberen Plot sichtbar?
@Kuchlbacher Rudolf:
Von oben nach unten
Gliese 581 e
Gliese 581 b
Gliese 581 c
Gliese 581 g
Gliese 581 d
Gliese 581 f
Manchmal bin ich froh, dass ich kein Beobachter bin ;)
"Und welche (mutmaßlichen) anderen Planeten sind im oberen Plot sichtbar?"
-> Und es ist pro Kurve (also Spalte) auch nur immer ein Planet sichtbar? Was aber sind die anderen Markierungen?
@Threepoints: Was denn bitte für andere Markierungen?
@Threepoints...
so wie ich das verstanden hab ist jede Kurve ein Planet, die dessen Einfluss auf den Stern während einer Umrundung zeigt
Die roten ODER die blauen Markierungen ... sie sind ja aus verschiedenen Messreihen als Ergebniss entstanden. Was eigendlich zeigen die an.?
Die Sinuskurve ist sicher nachträglich eingefügt und zeigt nur eine Idealkurve - oder eine Ableitung aus den Messwerten.
Ich könnte nun nicht herausfinden, wo die anderen Planeten sich in der Kurve befinden sollen.
Wobei in der zweiten Spalte / Kurve wohl im unteren Bereich der ansteigenden Kurve etwas zu erkennen ist. Welcher Planet es aber ist ... ? Möglicherweise ein sehr großer/schwerer (Gliese 582 b oder d?). Aber wohl nur nach der "blauen" Methode.
Alle Kurven haben eines gemeinsam: Sie zeigen alle 1 1/2 Zyklen und alle Markierungen wiederholen sich in der zweiten "Hälfte" an genau der selben Stelle.
Die Markierungen sind also nur Messwerte und aus besonderen Unregelmässigkeiten (welche nach Aufstellung der Messwerte noch erkennt werden müssen) soll dann also ein Planet entdeckt werden...!?
Müssten sich nicht alle Planeten in einem Diagram wiederfinden?
@threepoints...
Du kennst doch Musik? Das ist auch alles nichts anderes als ein ganzer Haufen von Sinusschwingungen, die sich überlagern. Und doch kannst Du bei einem Konzert auch als Musikbanause heraushören, welches Instrument gerade was spielt und in welcher Tonhöhe. Unser Ohr ist bereits als ziemlich guter Frequenzanalysator konzipiert. Eine gute Tontechnikerin kann aber noch weiter gehen und Dir das Musikstück am Computer zerlegen und die einzelnen Tonspuren darstellen.
So etwas ähnliches passiert auch bei der Planetendetektion. Jeder Planet umkreist den Stern mit einer bestimmten Frequenz = Tonhöhe. Der Planet schwingt den Stern ein bisschen herum und das sehen wir als Sinusschwingung im Flackern des Sterns. Ob das aber ne Überlagerung von Sinusschwingungen in Sternenlicht oder aber Überlagerung von Sinussschwingungen im Schall ist, das ist dem Computer völlig wurscht, wenn Du das Signal in Nullen und Einsen übersetzt hast. Die Methoden, mit denen Tontechnikerinnen am Rechner oder hier Astronominnen am Rechner arbeiten, sind mathematisch gesehen identisch.
Dabei gehen wir wie folgt vor:
Wir zerlegen das Signal in Einzelschwingungen und sehen z.B. ein starkes Signal bei 5.36 Tagen.
Dann nehmen wir die Messwerte und schneiden alle 5,36 Tage und legen diese Teil-Stückchen übereinander, die einer Orbitschwingung entsprechen. Die anderen Signale kannst Du in diesem Fall übrigens erst mal gar nicht sehen, weil die zunächst viel zu klein sind. Sieh Dir das zweite Bild von oben an. Das Signal ist viel stärker als die anderen und überdeckt erst mal alle. An die Messdaten fittest Du einen Kepler-Orbit projiziert auf 2 D, was bekanntlich ne Sinusschwingung ergibt.
Dieses stärkste Signal wird extrahiert und auf den Rest wird wieder ne Spektralanalyse gemacht und wir sehen das nächste Signal usw. usf. So hangeln wir uns vom stärksten zum schwächsten.
Und so gelingt es Tontechnikerinnen ein für Dich zunächst unhörbares Signal aus einem Tonstück herauszuholen, obwohl es von anderen stärkeren Signalen überlagert wurde. Und genau so gelingt es Astromominnen zunächst unsichtbare oder nur leise zu erahnende Planeten sichtbar zu machen.
Hinterher hast Du wie oben dargestellt, die komplett getrennten Tonspuren der einzelnen Instrumente - oder hier eben der einzelnen Planeten. Warum 1 1/2 und nicht eine volle Schwingung? Weiß ich ehrlich gesagt nicht, ändert aber nicht wirklich was am Grundprinzip.
"Müssten sich nicht alle Planeten in einem Diagram wiederfinden?"
wenn du eine Fourier-Analyse mit 5 Unterschwingungen auf einen Blick hin bekommst, dann ja ;).
Spaß bei seite: Die Abweichungen (der SternGeschwindigkeitsUnterschiede/Rotverschiebung) sind hier bei der radialgeschwindigkeitenmethode extrem klein. Es ist ja hier gerade das problem, dass die Forscherinnen hier an die Grenze dessen befinden, was man aus den Daten rauslesen kann ohne dass die statistischen Fehler die Oberhand gewinnen.
Vereinfacht gesagt zieht man von der Kurve der Rotverschiebungsänderung nach und nach das ab, was man durch den Planeten erklären kann. Wenn dann immer noch eine Sinusschwingung drin steckt, befindet sich noch ein Planet im System. Im Idealfall erhält man nach dem Subtrahieren am ende eine gerade.
ps: http://haegar.fh-swf.de/spielwiese/fourier/
Ah, ... schnell noch einen Nachtrag eingefügt. Und dann ist es also nichts mit gliese d oder b im zweiten Diagram.
Und finden tu ich trotzdem nichts in den Kurven.
Das Beispiel Musik und das Digitale Signal ist mir bekannt. hier ist nur das Problem, dass wir musik noch hören können und aber die Planeten/Objekte im Orbit nicht sehen. Sehen als Ersatz für das Hören des Audiosignals während wir die Frequenzen in der Kurve betrachten.
Bei dem Messwerten oben gibt es nur die Idee, dass es sich so verhalten sollte. Dass also eine solche Schwingung aus umlaufenden Objekten entsteht.
Wenn wir optische Werkzeuge hätten, welche uns irgendwann den Planeten in Sichtbarem Licht zeigen, dann bräuchte man auch diese Methode oben nicht mehr.
Danke für den Link. Aber ich versuch mich daran besser nicht.
...
Ich verschiebe den dritten Teil auf morgen. Mir ist heute zuviel dazwischen gekommen.
Datenreduktion bei MP3-Komprimierung ist so ein Beispiel. Dort werden etwa ausklingende/ausschwingende Instrumente, unhörbare Frequenzbereiche, ...usw wegreduziert. Je höher die komprimierung, desto flacher und eindimensionaler wirkt das verbleibende Audiosignal. Sowas kann man gut hören - und, wenn eine entsprechende Software vorhanden auch sehen.
Das Problem bei derart reduzierter Musik ... manchmal will man aber nichts mehr davon hören!