Desafio Zero

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Mini-desafio

NÍVEL DE INICIAÇÃO
12 a 18 anos

Completa esta investigação para descobrir como analisar dados de satélite para descobrir o tamanho e o período orbital dos exoplanetas e tornar-se um verdadeiro detetive de exoplanetas.

Questão 1

Os exoplanetas são planetas que orbitam outras estrelas para além do nosso Sol. Descobrimos mais de 5000 exoplanetas, mas são difíceis de detetar, pois o sinal recebido deles é pequeno em comparação com o sinal muito maior proveniente das suas estrelas hospedeiras, maiores e mais brilhantes.

Como são detectados os exoplanetas?

Escolher uma ou várias opções.

  • Ao detetar os exoplanetas diretamente
  • Viajando para os exoplanetas
  • Medindo as variações do movimento da estrela hospedeira
  • Ao medir as variações na luz que recebemos da estrela

Questão 2

Um dos métodos para detetar exoplanetas é fotometria de trânsito. O exoplaneta é detectado através da medição de um escurecimento da luz proveniente da estrela quando o exoplaneta passa entre a estrela e o telescópio. A isto chama-se um trânsito de exoplaneta.

A curva de luz é a medição da luz da estrela hospedeira durante um período de tempo. O tamanho da queda na curva de luz de uma estrela durante o trânsito de um exoplaneta é chamado profundidade de trânsito.

Qual é a profundidade de trânsito na representação da curva de luz na Figura 1?

Figura 1: Curva de luz simulada, incluindo um trânsito

Escolher uma opção.

  • 10%
  • 1%
  • 8%
  • 0.8%

Questão 3

Vamos agora analisar uma curva de luz real da estrela KELT-3. Os dados foram adquiridos pelo satélite Cheops da ESA em janeiro de 2023.
Analisar a curva de luz. Medir a profundidade de trânsito do exoplaneta KELT-3b e estimar o seu raio usando a equação abaixo.

\text{raio do planeta} \approx \sqrt{\text{raio da estrela}^2 × \frac{\text{profundidade de trânsito}}{100\%}}

O raio da estrela KELT-3 é 1,7 vezes o raio do Sol.

Qual é o raio do exoplaneta KELT-3b?

Figura 2: Dados do KELT-3b de Quéops com o modelo de melhor ajuste da curva de luz de trânsito do allesfitter

Escolher uma opção.

  • Aproximadamente 0,16 vezes o raio do Sol
  • Aproximadamente 1,6 vezes o raio do Sol
  • Aproximadamente 0,43 vezes o raio do Sol
  • Aproximadamente 0,04 vezes o raio do Sol

Questão 4

A figura 3 mostra uma curva de luz simulada que representa medições da luz de uma estrela hospedeira de um exoplaneta durante um período de 1 semana. Durante este tempo o exoplaneta simulado transitou três vezes. É possível estimar o período deste falso exoplaneta medindo a distância entre os pontos de queda na curva de luz.

Qual é o período orbital deste exoplaneta?

Figura 3: Curva de luz simulada, incluindo trânsitos múltiplos.

Escolher uma opção.

  • 1 dia
  • 1,5 dias
  • 2 dias
  • 2,5 dias

Questão 5

Está agora pronto para interpretar a curva de luz medida do K2-141. Os dados foram adquiridos pelo satélite Cheops da ESA em setembro de 2023.

Analise a curva de luz da Figura 4. Descreva as informações que pode obter a partir deste conjunto de dados.

Figura 4: Curva de luz da estrela K2-141, os círculos azuis representam dados obtidos com o Cheops, e a linha vermelha é o modelo de melhor ajuste do allesfitter

 

Informações adicionais: O raio da estrela K2-141 é 0,7 vezes o raio do Sol.

 

Vê algo de invulgar no enredo?

Explicar as suas observações. 

 

Questão 6

Os exoplanetas são muito diversos, podem ter diferentes tamanhos, massas e temperaturas. Podemos agrupá-los em diferentes tipos, relacionando as suas propriedades com as dos planetas do nosso Sistema Solar.

 

 

Analisa as características de todos os planetas e exoplanetas abaixo. Relaciona o tipo de cada exoplaneta com o seu nome.

  • Júpiter Quente
  • Mini-Neptuno
  • Super-Terra
  • K2-141b
  • KELT-3b
  • TOI-560c

Terra

\footnotesize \text{radius} = 1 × \text{radius of Earth}
\footnotesize \text{massa} = 1 × \text{massa da Terra}
\footnotesize \text{temperature} = 15 \degree C

Júpiter

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

Neptuno

\footnotesize \text{radius} = 3,88 × \text{radius of Earth}
\footnotesize \text{massa} = 17,1 × \text{massa da Terra}
\footnotesize \text{temperature} = -200\degree C

KELT-3b

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

TOI-560c

\footnotesize \text{radius} = 2,4 × \text{radius of Earth}
\footnotesize \text{massa} = 10 × \text{massa da Terra}
\footnotesize \text{temperature} = 225 \degree C

K2-141b

\footnotesize \text{radius} = 1,5 × \text{radius of Earth}
\footnotesize \text{massa} = 5 × \text{massa da Terra}
\footnotesize \text{temperature} = 1830 \degree C

A temperatura refere-se à temperatura média à superfície do planeta.
As dimensões dos planetas e exoplanetas não estão à escala. 

Questão 7

Atualmente, a Terra é o único local do Universo que conhecemos com vida. Os fósseis mais antigos datados do planeta Terra têm 3,7 mil milhões de anos. Quando a vida se formou no nosso planeta, as condições eram muito diferentes. 

Acha que pode existir vida em qualquer um dos três exoplanetas referidos anteriormente? 

 

 

Explicar porquê.

 

 

Mini-desafio

O seu progresso na investigação

Concluído!

Continue o seu trabalho de investigação analisando em pormenor os dados Cheops do KELT-3b, TOI-560c ou do sistema planetário K2-141. 

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