Wyzwanie Zero

Cheops_illustration_pillars

Mini-wyzwanie

POZIOM POCZĄTKUJĄCY
12-18 lat

Ukończ to badanie aby dowiedzieć się, jak analizować dane satelitarne w celu odkrycia rozmiaru i okresu orbitalnego egzoplanet i zostać prawdziwym detektywem egzoplanet.

Pytanie 1

Egzoplanety to planety krążące wokół gwiazd innych niż nasze Słońce. Odkryliśmy ponad 5000 egzoplanet, ale są one trudne do wykrycia, ponieważ odbierany od nich sygnał jest niewielki w porównaniu ze znacznie większym sygnałem pochodzącym od ich większych, jaśniejszych gwiazd macierzystych.

Jak wykrywane są egzoplanety?

Wybierz Jedna lub wiele opcji.

  • Bezpośrednie wykrywanie egzoplanet
  • Podróżując do egzoplanet
  • Mierząc zmiany w ruchu gwiazdy-gospodarza
  • Mierząc zmiany w świetle, które otrzymujemy od gwiazdy

Pytanie 2

Jedną z metod wykrywania egzoplanet jest fotometria tranzytowa. Egzoplaneta jest wykrywana poprzez pomiar przyciemnienia światła pochodzącego od gwiazdy, gdy egzoplaneta przechodzi między gwiazdą a teleskopem. Nazywa się to tranzytem egzoplanety.

A krzywa światła jest pomiarem światła gwiazdy macierzystej w pewnym okresie czasu. Rozmiar spadku krzywej blasku gwiazdy podczas tranzytu egzoplanety nazywany jest głębokość tranzytu.

Jaka jest głębokość tranzytu na krzywej świetlnej przedstawionej na rysunku 1?

Rysunek 1: Symulowana krzywa blasku, w tym jeden tranzyt

Wybierz jedna opcja.

  • 10%
  • 1%
  • 8%
  • 0.8%

Pytanie 3

Przeanalizujmy teraz prawdziwą krzywą blasku z gwiazdy KELT-3. Dane zostały pozyskane przez satelitę ESA Cheops w styczniu 2023 roku.
Przeanalizuj krzywą blasku. Zmierz głębokość tranzytu egzoplanety KELT-3b i oszacuj jej promień za pomocą poniższego równania.

\text{promień planety} \approx \sqrt{\text{promień gwiazdy}^2 × \frac{\text{głębokość tranzytu}}{100\%}}

Promień gwiazdy KELT-3 jest 1,7 razy większy od promienia Słońca.

Jaki jest promień egzoplanety KELT-3b?

Rysunek 2: Dane KELT-3b z Cheopsa z najlepiej dopasowanym modelem krzywej blasku tranzytu z allesfittera

Wybierz jedna opcja.

  • Około 0,16 promienia Słońca
  • Około 1,6 promienia Słońca
  • Około 0,43 promienia Słońca
  • Około 0,04 promienia Słońca

Pytanie 4

Rysunek 3 przedstawia symulowaną krzywą blasku reprezentującą pomiary światła z gwiazdy-gospodarza egzoplanety w okresie 1 tygodnia. W tym czasie symulowana egzoplaneta tranzytowała trzy razy. Można oszacować okres tej fałszywej egzoplanety, mierząc odległość między spadkami na krzywej światła.

Jaki jest okres orbitalny tej egzoplanety?

Rysunek 3: Symulowana krzywa blasku, obejmująca wielokrotne tranzyty.

Wybierz jedna opcja.

  • 1 dzień
  • 1,5 dnia
  • 2 dni
  • 2,5 dnia

Pytanie 5

Teraz możesz zinterpretować zmierzoną krzywą blasku K2-141. Dane zostały pozyskane przez satelitę ESA Cheops we wrześniu 2023 roku.

Przeanalizuj krzywą światła na rysunku 4. Opisz, jakie informacje można uzyskać z tego zestawu danych.

Rysunek 4: Krzywa blasku gwiazdy K2-141, niebieskie okręgi przedstawiają dane uzyskane za pomocą teleskopu Cheops, a czerwona linia to najlepiej dopasowany model z allesfitter.

 

Dodatkowe informacje: Promień gwiazdy K2-141 jest 0,7 razy większy od promienia Słońca.

 

Czy widzisz coś niezwykłego w fabule?

Wyjaśnij swoje spostrzeżenia. 

 

Pytanie 6

Egzoplanety są bardzo zróżnicowane, mogą mieć różne rozmiary, masy i temperatury. Możemy podzielić je na różne typy, odnosząc ich właściwości do planet w naszym Układzie Słonecznym.

 

 

Przeanalizuj cechy wszystkich planet i egzoplanet poniżej. Połącz typ każdej egzoplanety z jej nazwą.

  • Gorący Jowisz
  • Mini-Neptun
  • Super-Ziemia
  • K2-141b
  • KELT-3b
  • TOI-560c

Ziemia

\footnotesize \text{radius} = 1 × \text{radius of the Earth}
\footnotesize \text{mass} = 1 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = 15 \degree C

Jowisz

\footnotesize \text{radius} = 11,21 × \text{radius of the Earth}
\footnotesize \text{mass} = 317,8 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = -110\degree C

Neptun

\footnotesize \text{radius} = 3,88 × \text{radius of the Earth}
\footnotesize \text{mass} = 17.1 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = -200\degree C

KELT-3b

\footnotesize \text{radius} = 17,5 × \text{radius of the Earth}
\footnotesize \text{mass} = 617 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = 1543 \degree C

TOI-560c

\footnotesize \text{radius} = 2,4 × \text{radius of the Earth}
\footnotesize \text{mass} = 10 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = 225 \degree C

K2-141b

\footnotesize \text{radius} = 1,5 × \text{radius of the Earth}
\footnotesize \text{mass} = 5 × \text{mass of the Earth}
\footnotesize \text{temperature} = 1830 \degree C

Temperatura odnosi się do średniej temperatury na powierzchni planety.
Rozmiary planet i egzoplanet nie zostały oddane w skali. 

Pytanie 7

Na dzień dzisiejszy Ziemia jest jedynym znanym nam miejscem we Wszechświecie, w którym istnieje życie. Najstarsze datowane skamieniałości na Ziemi mają 3,7 miliarda lat. Kiedy życie po raz pierwszy uformowało się na naszej planecie, warunki były zupełnie inne. 

Czy uważasz, że życie może istnieć na którejkolwiek z trzech wymienionych wcześniej egzoplanet? 

 

 

Wyjaśnij dlaczego.

 

 

Mini-wyzwanie

Postępy w dochodzeniu

Zakończone!

Kontynuuj pracę badawczą, analizując szczegółowo dane Cheopsa z KELT-3b, TOI-560c lub K2-141. 

Kontynuacja dochodzenia

Wybierz swoją stronę