Uitdaging Nul

Cheops_illustratie_pilaren

Mini-uitdaging

BEGINNERSNIVEAU
12 tot 18 jaar

Doe dit onderzoek om te ontdekken hoe je satellietgegevens kunt analyseren om de grootte en omlooptijd periode van exoplaneten te ontdekken en een echte exoplaneetdetective te worden.

Vraag 1

Exoplaneten zijn planeten die rond andere sterren dan onze zon draaien. We hebben meer dan 5000 exoplaneten ontdekt, maar ze zijn moeilijk te detecteren omdat het signaal dat van hen wordt ontvangen klein is in vergelijking met het veel grotere signaal van hun grotere, helderdere gastheersterren.

Hoe worden exoplaneten gedetecteerd?

Kies één of meerdere opties.

  • Door de exoplaneten direct te zien
  • Door naar de exoplaneten te reizen
  • Door variaties in de beweging van de gastheerster te meten
  • Door variaties te meten in het licht dat we ontvangen van de ster

Vraag 2

Een van de methoden om exoplaneten te detecteren is transit fotometrie. De exoplaneet wordt gedetecteerd door het dimmen van het licht van de ster te meten wanneer de exoplaneet tussen de ster en de telescoop door beweegt. Dit wordt een exoplaneetovergang genoemd.

A lichtkromme is de meting van het licht van de gastheerster over een bepaalde periode. De grootte van de dip in de lichtkromme van een ster tijdens de transit van een exoplaneet heet doorvoerdiepte.

Wat is de doorgangsdiepte in de lichtcurve van figuur 1?

Figuur 1: Gesimuleerde lichtkromme, inclusief één doorgang

Kies één optie.

  • 10%
  • 1%
  • 8%
  • 0.8%

Vraag 3

Laten we nu een echte lichtkromme van de KELT-3-ster analyseren. De gegevens zijn in januari 2023 verkregen door de Cheops-satelliet van ESA.
Analyseer de lichtkromme. Meet de transitdiepte van de exoplaneet KELT-3b en schat zijn straal met behulp van onderstaande vergelijking.

\straal van de planeet} \^2 × \frac{transitdiepte}}{100\%}}

De straal van de ster KELT-3 is 1,7 keer de straal van de zon.

Wat is de straal van de exoplaneet KELT-3b?

Figuur 2: KELT-3b gegevens van Cheops met de lichtcurve van de doorgang best fit model van allesfitter

Kies één optie.

  • Ongeveer 0,16 keer de straal van de zon
  • Ongeveer 1,6 keer de straal van de zon
  • Ongeveer 0,43 keer de straal van de zon
  • Ongeveer 0,04 keer de straal van de zon

Vraag 4

Figuur 3 toont een gesimuleerde lichtkromme die metingen weergeeft van het licht van een exoplaneet-gastheerster over een periode van 1 week. Gedurende deze periode is de gesimuleerde exoplaneet drie keer door de ster gegaan. Je kunt de periode van deze nagebootste exoplaneet schatten door de afstand tussen de dips in de lichtcurve te meten.

Wat is de omlooptijd van deze exoplaneet?

Figuur 3: Gesimuleerde lichtkromme, inclusief meerdere transits.

Kies één optie.

  • 1 dag
  • 1,5 dag
  • 2 dagen
  • 2,5 dagen

Vraag 5

Je bent nu klaar om de gemeten lichtkromme van K2-141 te interpreteren. De gegevens zijn in september 2023 verkregen door de Cheops-satelliet van ESA.

Analyseer de lichtcurve in figuur 4. Beschrijf welke informatie je uit deze dataset kunt halen.

Figuur 4: Lichtkromme van de ster K2-141, de blauwe cirkels geven gegevens van Cheops weer en de rode lijn is het best passende model van allesfitter.

 

Extra informatie: De straal van de ster K2-141 is 0,7 keer de straal van de zon.

 

Zie je iets ongewoons in de plot?

Leg je observaties uit. 

 

Vraag 6

Exoplaneten zijn heel divers: ze kunnen verschillende groottes, massa's en temperaturen hebben. We kunnen ze indelen in verschillende soorten door hun eigenschappen te vergelijken met die van de planeten in ons zonnestelsel.

 

 

Analyseer de kenmerken van alle planeten en exoplaneten hieronder. Verbind het type exoplaneet met de naam.

  • Hete Jupiter
  • Mini-Neptunus
  • Super-Aarde
  • K2-141b
  • KELT-3b
  • TOI-560c

Aarde

\trapnotize \radius} = 1 × \radius van de aarde}
\massa} = 1 × \massa van de aarde}
\voetnootgrootte tekst temperatuur = 15 °C

Jupiter

\trapnotize \radius} = 11.21 × \radius van de aarde}
\massa} = 317.8 × \massa van de aarde}
\voetnotengrootte tekst{temperatuur} = -110ºC

Neptunus

\trapnotize \radius} = 3.88 × \radius van de aarde}
\massa} = 17,1 × de massa van de aarde}
\voetnotengrootte tekst{temperatuur} = -200ºC

KELT-3b

\trapnotize \radius} = 17.5 × \radius van de aarde}
\voetnotize \massa} = 617 × \massa van de aarde}
\voetnotengrootte tekst{temperatuur} = 1543 ºC

TOI-560c

\trapnotize \radius} = 2.4 × \radius van de aarde}
\massa} = 10 × de massa van de aarde}
\voetnootgrootte tekst temperatuur = 225 °C

K2-141b

\trapnotize \radius} = 1.5 × \radius van de aarde}
\massa} = 5 × \massa van de aarde}
\voetnotengrootte tekst{temperatuur} = 1830 ºC

Temperatuur verwijst naar de gemiddelde temperatuur op het oppervlak van de planeet.
Grootte van de planeten en exoplaneten niet op schaal. 

Vraag 7

Op dit moment is de aarde de enige plek in het heelal waar we leven kennen. De oudste fossielen op aarde zijn 3,7 miljard jaar oud. Toen het leven zich voor het eerst op onze planeet vormde, waren de omstandigheden heel anders. 

Denk je dat er leven zou kunnen bestaan op een van de drie exoplaneten die eerder zijn genoemd? 

 

 

Leg uit waarom.

 

 

Mini-uitdaging

De voortgang van uw onderzoek

Voltooid!

Ga verder met je onderzoekswerk door de Cheops-gegevens van het planetenstelsel KELT-3b, TOI-560c of K2-141 in detail te analyseren. 

Het onderzoek voortzetten

Kies uw pagina