Πρόκληση μηδέν

Cheops_illustration_pillars

Μίνι πρόκληση

ΕΠΊΠΕΔΟ ΑΡΧΑΡΊΩΝ
12 έως 18 ετών

Ολοκληρώστε αυτή την έρευνα για να ανακαλύψετε πώς να αναλύσετε δορυφορικά δεδομένα για να αποκαλύψετε το μέγεθος και την τροχιά περίοδο των εξωπλανητών και να γίνετε ένας πραγματικός ντετέκτιβ εξωπλανητών.

Ερώτηση 1

Οι εξωπλανήτες είναι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άστρα εκτός του Ήλιου μας. Έχουμε ανακαλύψει περισσότερους από 5000 εξωπλανήτες, αλλά είναι δύσκολο να τους ανιχνεύσουμε, καθώς το σήμα που λαμβάνεται από αυτούς είναι μικρό σε σύγκριση με το πολύ μεγαλύτερο σήμα που προέρχεται από τα μεγαλύτερα και φωτεινότερα άστρα-ξενιστές τους.

Πώς ανιχνεύονται οι εξωπλανήτες;

Επιλέξτε μία ή πολλαπλές επιλογές.

  • Εντοπίζοντας άμεσα τους εξωπλανήτες
  • Ταξιδεύοντας στους εξωπλανήτες
  • Μετρώντας τις μεταβολές στην κίνηση του αστέρα ξενιστή
  • Μετρώντας τις διακυμάνσεις του φωτός που λαμβάνουμε από το άστρο

Ερώτηση 2

Μία από τις μεθόδους ανίχνευσης εξωπλανητών είναι φωτομετρία διέλευσης. Ο εξωπλανήτης ανιχνεύεται με τη μέτρηση της εξασθένισης του φωτός που προέρχεται από το άστρο όταν ο εξωπλανήτης περνάει ανάμεσα στο άστρο και το τηλεσκόπιο. Αυτό ονομάζεται διέλευση εξωπλανήτη.

A καμπύλη φωτός είναι η μέτρηση του φωτός του αστέρα-ξενιστή κατά τη διάρκεια μιας χρονικής περιόδου. Το μέγεθος της βύθισης στην καμπύλη φωτός ενός αστέρα κατά τη διάρκεια μιας διέλευσης εξωπλανήτη ονομάζεται βάθος διέλευσης.

Ποιο είναι το βάθος διέλευσης στην αναπαράσταση της καμπύλης φωτός στο Σχήμα 1;

Σχήμα 1: Προσομοιωμένη καμπύλη φωτός, συμπεριλαμβανομένης μιας διέλευσης

Επιλέξτε μία επιλογή.

  • 10%
  • 1%
  • 8%
  • 0.8%

Ερώτηση 3

Ας αναλύσουμε τώρα μια πραγματική καμπύλη φωτός από το αστέρι KELT-3. Τα δεδομένα αποκτήθηκαν από τον δορυφόρο Cheops της ESA τον Ιανουάριο του 2023.
Αναλύστε την καμπύλη φωτός. Μετρήστε το βάθος διέλευσης του εξωπλανήτη KELT-3b και υπολογίστε την ακτίνα του χρησιμοποιώντας την παρακάτω εξίσωση.

\text{ακτίνα του πλανήτη} \approx \sqrt{\text{ακτίνα του άστρου}^2 × \frac{\text{βάθος διέλευσης}}{100\%}}

Η ακτίνα του αστέρα KELT-3 είναι 1,7 φορές η ακτίνα του Ήλιου.

Ποια είναι η ακτίνα του εξωπλανήτη KELT-3b;

Σχήμα 2: Δεδομένα KELT-3b από τον Χέοπα με το μοντέλο καλύτερης προσαρμογής της καμπύλης φωτός διέλευσης από το allesfitter

Επιλέξτε μία επιλογή.

  • Περίπου 0,16 φορές η ακτίνα του Ήλιου
  • Περίπου 1,6 φορές η ακτίνα του Ήλιου
  • Περίπου 0,43 φορές η ακτίνα του Ήλιου
  • Περίπου 0,04 φορές η ακτίνα του Ήλιου

Ερώτηση 4

Το Σχήμα 3 δείχνει μια προσομοιωμένη καμπύλη φωτός που αντιπροσωπεύει μετρήσεις του φωτός από ένα αστέρι ξενιστή εξωπλανήτη για μια περίοδο 1 εβδομάδας. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ο προσομοιωμένος εξωπλανήτης διήλθε τρεις φορές. Μπορείτε να εκτιμήσετε την περίοδο αυτού του ψεύτικου εξωπλανήτη μετρώντας την απόσταση μεταξύ των βυθίσεων στην καμπύλη φωτός.

Ποια είναι η τροχιακή περίοδος αυτού του εξωπλανήτη;

Σχήμα 3: Προσομοιωμένη καμπύλη φωτός, συμπεριλαμβανομένων των πολλαπλών διελεύσεων.

Επιλέξτε μία επιλογή.

  • 1 ημέρα
  • 1,5 ημέρες
  • 2 ημέρες
  • 2,5 ημέρες

Ερώτηση 5

Είστε τώρα έτοιμοι να ερμηνεύσετε τη μετρούμενη καμπύλη φωτός του Κ2-141. Τα δεδομένα αποκτήθηκαν από τον δορυφόρο Cheops της ESA τον Σεπτέμβριο του 2023.

Αναλύστε την καμπύλη φωτός στο Σχήμα 4. Περιγράψτε ποιες πληροφορίες μπορείτε να ανακτήσετε από αυτό το σύνολο δεδομένων.

Σχήμα 4: Καμπύλη φωτός του αστέρα K2-141, οι μπλε κύκλοι αντιπροσωπεύουν δεδομένα που ελήφθησαν με το Cheops, και η κόκκινη γραμμή είναι το μοντέλο καλύτερης προσαρμογής από το allesfitter

 

Πρόσθετες πληροφορίες: Η ακτίνα του αστέρα K2-141 είναι 0,7 φορές η ακτίνα του Ήλιου.

 

Βλέπετε κάτι ασυνήθιστο στην πλοκή;

Εξηγήστε τις παρατηρήσεις σας. 

 

Ερώτηση 6

Οι εξωπλανήτες είναι πολύ διαφορετικοί, μπορούν να έχουν διαφορετικά μεγέθη, μάζες και θερμοκρασίες. Μπορούμε να τους ομαδοποιήσουμε σε διαφορετικούς τύπους συσχετίζοντας τις ιδιότητές τους με τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος.

 

 

Αναλύστε τα χαρακτηριστικά όλων των παρακάτω πλανητών και εξωπλανητών. Συνδέστε τον τύπο κάθε εξωπλανήτη με το όνομά του.

  • Καυτός Δίας
  • Μίνι Ποσειδώνας
  • Σούπερ-Γη
  • K2-141b
  • KELT-3b
  • TOI-560c

Γη

\footnotesize \text{ακτίνα} = 1 × \text{ακτίνα της Γης}
\footnotesize \text{μάζα} = 1 × \text{μάζα της Γης}
\footnotesize \text{temperature} = 15 \degree C

Δίας

\footnotesize \text{ακτίνα} = 11.21 × \text{ακτίνα της Γης}
\footnotesize \text{μάζα} = 317.8 × \text{μάζα της Γης}
\footnotesize \text{temperature} = -110\degree C

Ποσειδώνας

\footnotesize \text{ακτίνα} = 3.88 × \text{ακτίνα της Γης}
\footnotesize \text{μάζα} = 17.1 × \text{μάζα της Γης}
\footnotesize \text{temperature} = -200\degree C

KELT-3b

\footnotesize \text{ακτίνα} = 17.5 × \text{ακτίνα της Γης}
\footnotesize \text{mass} = 617 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = 1543 \degree C

TOI-560c

\footnotesize \text{ακτίνα} = 2.4 × \text{ακτίνα της Γης}
\footnotesize \text{mass} = 10 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = 225 \degree C

K2-141b

\footnotesize \text{ακτίνα} = 1.5 × \text{ακτίνα της Γης}
\footnotesize \text{mass} = 5 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = 1830 \degree C

Η θερμοκρασία αναφέρεται στη μέση θερμοκρασία στην επιφάνεια του πλανήτη.
Το μέγεθος των πλανητών και των εξωπλανητών δεν είναι υπό κλίμακα. 

Ερώτηση 7

Μέχρι σήμερα, η Γη είναι η μόνη τοποθεσία στο Σύμπαν που γνωρίζουμε ότι υπάρχει ζωή. Τα παλαιότερα απολιθώματα στον πλανήτη Γη έχουν ηλικία 3,7 δισεκατομμυρίων ετών. Όταν πρωτοδημιουργήθηκε η ζωή στον πλανήτη μας οι συνθήκες ήταν πολύ διαφορετικές. 

Πιστεύετε ότι θα μπορούσε να υπάρχει ζωή σε οποιονδήποτε από τους τρεις εξωπλανήτες που αναφέρθηκαν προηγουμένως; 

 

 

Εξηγήστε γιατί.

 

 

Μίνι πρόκληση

Η πρόοδος της έρευνάς σας

Ολοκληρώθηκε!

Συνεχίστε την ερευνητική σας εργασία αναλύοντας λεπτομερώς τα δεδομένα του Cheops από το πλανητικό σύστημα KELT-3b, TOI-560c ή K2-141. 

Συνέχιση της έρευνας

Επιλέξτε τη σελίδα σας