Minivýzva
ÚROVEŇ ZAČÁTEČNÍKŮ
12 až 18 let
Dokončete toto šetření
a zjistěte, jak analyzovat satelitní data, abyste zjistili velikost a oběžnou dráhu družice.
exoplanet a staňte se skutečným exoplanetárním detektivem.
Otázka 1
Exoplanety jsou planety obíhající kolem jiných hvězd, než je naše Slunce. Objevili jsme již více než 5000 exoplanet, ale jejich detekce je obtížná, protože signál, který z nich přichází, je malý ve srovnání s mnohem větším signálem přicházejícím od jejich větších a jasnějších hostitelských hvězd.
Jak se detekují exoplanety?
Vyberte si jedna nebo více možností.
- Přímým pozorováním exoplanet
- Cestováním k exoplanetám
- Měřením změn pohybu hostitelské hvězdy
- Měřením změn světla, které přijímáme od hvězdy.
- Přímým pozorováním exoplanet
- Měřením změn pohybu hostitelské hvězdy
- Měřením změn světla, které přijímáme od hvězdy.
Otázka 2
Jednou z metod detekce exoplanet je. tranzitní fotometrie. Exoplaneta je detekována měřením zeslabení světla přicházejícího od hvězdy, když exoplaneta prochází mezi hvězdou a dalekohledem. Tomu se říká tranzit exoplanety.
A světelná křivka je měření světla hostitelské hvězdy za určitý časový úsek. Velikost poklesu světelné křivky hvězdy během tranzitu exoplanety se nazývá tranzitní hloubka.
Jaká je hloubka tranzitu v zobrazení světelné křivky na obrázku 1?
Vyberte si jedna možnost.
- 10%
- 1%
- 8%
- 0.8%
Otázka 3
Nyní analyzujme skutečnou světelnou křivku hvězdy KELT-3. Data pořídila družice ESA Cheops v lednu 2023.
Analyzujte světelnou křivku. Změřte hloubku tranzitu exoplanety KELT-3b a odhadněte její poloměr pomocí níže uvedené rovnice.
\text{poloměr planety} \aprox \sqrt{\text{poloměr hvězdy}^2 × \frac{\text{hloubka tranzitu}}{100\%}}
Poloměr hvězdy KELT-3 je 1,7krát větší než poloměr Slunce.
Jaký je poloměr exoplanety KELT-3b?
Vyberte si jedna možnost.
- Přibližně 0,16násobek poloměru Slunce.
- Přibližně 1,6násobek poloměru Slunce
- Přibližně 0,43násobek poloměru Slunce.
- Přibližně 0,04násobek poloměru Slunce.
Správná odpověď je 0,16násobek poloměru Slunce.
Projděme si výpočet podrobněji:
Obrázek 2a: Data KELT-3b z Cheopsu s nejlepším modelem tranzitní světelné křivky z modelu allesfitter s odhadem hloubky průjezdu.
Poloměr hvězdy KELT-3 je znám a uveden:
\thickspace \thickspace \text{poloměr hvězdy} = 1,7 × \text{poloměr Slunce}
Analýzou Cheopsových dat můžeme změřit hloubku tranzitu přibližně na hodnotu 0.9\% (Obrázek 2a).
Pomocí rovnice:
\thickspace \thickspace \text{poloměr planety} \aprox \sqrt{\text{poloměr hvězdy}^2 × \frac{\text{hloubka tranzitu}}{100\%}}
\thickspace \thickspace \text{poloměr planety} \aprox \sqrt{{(1,7 × \text{Průměr Slunce} )}^2 × \frac{0,9\%}{100\%}}.
\thickspace \thickspace \text{poloměr planety} \přibližně 0,16 × {\text{Průměr Slunce}}
Tuto hodnotu můžete také porovnat se Zemí přepočtem na jednotky zemských poloměrů.
\thickspace \thickspace \text{Poloměr Slunce} \přibližně 109 × \text{poloměr Země}
\thickspace \thickspace \text{poloměr planety} \přibližně 0,16 × 109 \přibližně 17,44 × \text{poloměr Země}
Otázka 4
Jaká je oběžná doba této exoplanety?
Vyberte si jedna možnost.
- 1 den
- 1,5 dne
- 2 dny
- 2,5 dne
Správná možnost je 2 dny.
Otázka 5
Nyní jste připraveni interpretovat naměřenou světelnou křivku K2-141. Data byla získána družicí ESA Cheops v září 2023.
Analyzujte světelnou křivku na obrázku 4. Popište, jaké informace můžete z tohoto souboru dat získat.
Další informace: Poloměr hvězdy K2-141 je 0,7násobkem poloměru Slunce.
Vidíte v ději něco neobvyklého?
Vysvětlete svá pozorování.
Otázka 6
Exoplanety jsou velmi rozmanité, mohou mít různé velikosti, hmotnosti a teploty. Můžeme je rozdělit do různých typů podle toho, jaké mají vlastnosti v porovnání s planetami v naší sluneční soustavě.
Analyzujte vlastnosti všech níže uvedených planet a exoplanet. Spojte typ každé exoplanety s jejím názvem.
-
Horký Jupiter
-
Mini-Neptun
-
Super-Země
-
K2-141b
-
KELT-3b
-
TOI-560c
Země
\footnotesize \text{pól} = 1 × \text{pól Země} \footnotesize \text{hmota} = 1 × \text{hmota Země} \footnotesize \text{teplota} = 15 \stupňů C
Jupiter
\footnotesize \text{pól} = 11,21 × \text{pól Země} \footnotesize \text{hmotnost} = 317,8 × \text{hmotnost Země} \footnotesize \text{teplota} = -110\stupňů C
Neptun
\footnotesize \text{pól} = 3,88 × \text{pól Země} \footnotesize \text{hmota} = 17,1 × \text{hmota Země} \footnotesize \text{teplota} = -200\stupňů C
KELT-3b
\footnotesize \text{pól} = 17,5 × \text{pól Země} \footnotesize \text{hmota} = 617 × \text{hmota Země} \footnotesize \text{teplota} = 1543 \stupeň C
TOI-560c
\footnotesize \text{pól} = 2,4 × \text{pól Země} \footnotesize \text{hmota} = 10 × \text{hmota Země} \footnotesize \text{teplota} = 225 \stupňů C
K2-141b
\footnotesize \text{pól} = 1,5 × \text{pól Země} \footnotesize \text{hmotnost} = 5 × \text{hmotnost Země} \footnotesize \text{teplota} = 1830 \stupeň C
Teplota se vztahuje k průměrné teplotě na povrchu planety.
Velikost planet a exoplanet není v měřítku.
Správné řešení je:
- Horký Jupiter - KELT-3b
- Mini-Neptune - TOI-560c
- Super-Země - K2-141b
Otázka 7
V současné době je Země jediným místem ve vesmíru, o kterém víme, že na něm existuje život. Nejstarší datované zkameněliny na planetě Zemi jsou staré 3,7 miliardy let. V době, kdy se na naší planetě poprvé zformoval život, byly podmínky zcela odlišné.
Myslíte si, že by na některé ze tří dříve uvedených exoplanet mohl existovat život?
Vysvětlete proč.
Pokračujte v práci na výzkumu podrobnou analýzou dat z planetárních systémů Cheops KELT-3b, TOI-560c nebo K2-141.
