Mini-udfordring
BEGYNDERNIVEAU
12 til 18 år gammel
Gennemfør denne undersøgelse
for at finde ud af, hvordan man analyserer satellitdata for at afdække størrelsen og omløbstiden
periode for exoplaneter og blive en rigtig exoplanetdetektiv.
Spørgsmål 1
Exoplaneter er planeter, der kredser om andre stjerner end vores sol. Vi har opdaget over 5000 exoplaneter, men de er svære at opdage, da signalet fra dem er lille i forhold til det meget større signal, der kommer fra deres større, lysere værtsstjerner.
Hvordan opdages exoplaneter?
Vælg en eller flere muligheder.
- Ved at spotte exoplaneterne direkte
- Ved at rejse til exoplaneterne
- Ved at måle variationer i værtsstjernens bevægelse
- Ved at måle variationer i det lys, vi modtager fra stjernen
- Ved at spotte exoplaneterne direkte
- Ved at måle variationer i værtsstjernens bevægelse
- Ved at måle variationer i det lys, vi modtager fra stjernen
Spørgsmål 2
En af metoderne til at opdage exoplaneter er transitfotometri. Exoplaneten opdages ved at måle en dæmpning af lyset fra stjernen, når exoplaneten passerer mellem stjernen og teleskopet. Dette kaldes en exoplanet-transit.
A lyskurve er målingen af lyset fra værtsstjernen over en periode. Størrelsen af dykket i en stjernekurve under en exoplanetpassage kaldes Transitdybde.
Hvad er transitdybden i lyskurven i figur 1?
Vælg en mulighed.
- 10%
- 1%
- 8%
- 0.8%
Spørgsmål 3
Lad os nu analysere en rigtig lyskurve fra KELT-3-stjernen. Dataene blev indsamlet af ESA's Cheops-satellit i januar 2023.
Analyser lyskurven. Mål transitdybden for exoplaneten KELT-3b, og vurder dens radius ved hjælp af nedenstående ligning.
\tekst{planetens radius} \approx \sqrt{\text{stjernens radius}^2 × \frac{\text{transitdybde}}{100\%}}
Stjernen KELT-3's radius er 1,7 gange solens radius.
Hvad er exoplaneten KELT-3b's radius?
Vælg en mulighed.
- Cirka 0,16 gange solens radius
- Cirka 1,6 gange solens radius
- Cirka 0,43 gange solens radius
- Cirka 0,04 gange solens radius
Det rigtige svar er 0,16 gange solens radius.
Lad os gennemgå beregningen i detaljer:
Figur 2a: KELT-3b-data fra Cheops med den bedst tilpassede model for transitlyskurven fra allesfitter med estimering af transitdybde.
Radius for stjernen KELT-3 er kendt og angivet:
\thickspace \thickspace \text{stjernens radius} = 1,7 × \text{solens radius}
Ved at analysere Cheops-dataene kan vi måle transitdybden til at være ca. 0.9\% (Figur 2a).
Ved hjælp af ligningen:
\thickspace \thickspace \text{planetens radius} \approx \sqrt{\text{stjernens radius}^2 × \frac{\text{transitdybde}}{100\%}}
\thickspace \thickspace \text{planetens radius} \approx \sqrt{{(1,7 × \text{Solens radius} )}^2 × \frac{0,9\%}{100\%}}
\thickspace \thickspace \text{planetens radius} \approx 0.16 × {\text{radius af solen}}
Du kan også sammenligne denne værdi med Jorden ved at omregne til enheder for jordradier.
\thickspace \thickspace \text{Solens radius} \approx 109 × \text{jordradius}
\thickspace \thickspace \text{planetens radius} \ca. 0,16 × 109 \ca. 17,44 × \text{jordradius}
Spørgsmål 4
Hvad er omløbstiden for denne exoplanet?
Vælg en mulighed.
- 1 dag
- 1,5 dage
- 2 dage
- 2,5 dage
Den rigtige mulighed er 2 dage.
Spørgsmål 5
Du er nu klar til at fortolke den målte lyskurve for K2-141. Dataene blev indsamlet af ESA's Cheops-satellit i september 2023.
Analyser lyskurven i figur 4. Beskriv, hvilke oplysninger du kan få ud af dette datasæt.
Ekstra information: K2-141-stjernens radius er 0,7 gange solens radius.
Ser du noget usædvanligt i plottet?
Forklar dine observationer.
Spørgsmål 6
Exoplaneter er meget forskellige, de kan have forskellige størrelser, masser og temperaturer. Vi kan gruppere dem i forskellige typer ved at relatere deres egenskaber til planeterne i vores solsystem.
Analyser egenskaberne ved alle planeterne og exoplaneterne nedenfor. Forbind hver exoplanets type med dens navn.
-
Hot Jupiter
-
Mini-Neptun
-
Super-Jorden
-
K2-141b
-
KELT-3b
-
TOI-560c
Jorden
\footnotesize \text{radius} = 1 × \text{radius af jorden} \footnotesize \text{mass} = 1 × \text{mass of the Earth}. \footnotesize \text{temperature} = 15 \degree C
Jupiter
\footnotesize \text{radius} = 11,21 × \text{jordradius} \footnotesize \text{mass} = 317,8 × \text{mass of the Earth}. \footnotesize \text{temperature} = -110\degree C
Neptun
\footnotesize \text{radius} = 3,88 × \text{jordradius} \footnotesize \text{mass} = 17,1 × \text{mass of the Earth}. \footnotesize \text{temperature} = -200\degree C
KELT-3b
\footnotesize \text{radius} = 17,5 × \text{jordradius} \footnotesize \text{mass} = 617 × \text{mass of the Earth}. \footnotesize \text{temperature} = 1543 \degree C
TOI-560c
\footnotesize \text{radius} = 2,4 × \text{jordradius} \footnotesize \text{mass} = 10 × \text{mass of the Earth}. \footnotesize \text{temperature} = 225 \degree C
K2-141b
\footnotesize \text{radius} = 1,5 × \text{jordradius} \footnotesize \text{mass} = 5 × \text{mass of the Earth}. \footnotesize \text{temperature} = 1830 \degree C
Temperatur refererer til gennemsnitstemperaturen på planetens overflade.
Planeternes og exoplaneternes størrelse er ikke i målestok.
Den korrekte løsning er:
- Den varme Jupiter - KELT-3b
- Mini-Neptun - TOI-560c
- Superjorden - K2-141b
Spørgsmål 7
I dag er Jorden det eneste sted i universet, som vi kender til med liv. De ældste daterede fossiler på planeten Jorden er 3,7 milliarder år gamle. Da livet først opstod på vores planet, var forholdene meget anderledes.
Tror du, at der kan være liv på nogen af de tre exoplaneter, der er nævnt før?
Forklar hvorfor.
Fortsæt dit undersøgelsesarbejde ved at analysere Cheops-dataene fra KELT-3b, TOI-560c eller K2-141-planetsystemet i detaljer.
