Provocarea Zero

Cheops_illustration_pillars

Mini-provocare

NIVEL ÎNCEPĂTORI
Între 12 și 18 ani

Completați această investigație pentru a descoperi cum se analizează datele satelitare pentru a descoperi dimensiunea și orbita perioada orbitală a exoplanetelor și deveniți un adevărat detectiv de exoplanete.

Întrebarea 1

Exoplanetele sunt planete care orbitează în jurul altor stele decât Soarele nostru. Au fost descoperite peste 5000 de exoplanete, dar acestea sunt dificil de detectat, deoarece semnalul primit de la ele este mic în comparație cu semnalul mult mai mare provenit de la stelele gazdă mai mari și mai luminoase.

Cum sunt detectate exoplanetele?

Alegeți una sau mai multe opțiuni.

  • Prin observarea directă a exoplanetelor
  • Călătorind spre exoplanete
  • Prin măsurarea variațiilor în mișcarea stelei gazdă
  • Măsurând variațiile luminii pe care o primim de la stea.

Întrebarea 2

Una dintre metodele de detectare a exoplanetelor este fotometrie de tranzit. Exoplaneta este detectată prin măsurarea unei atenuări a luminii provenite de la stea atunci când exoplaneta trece între stea și telescop. Acest lucru se numește tranzit al exoplanetei.

A curba de lumină este măsurarea luminii stelei gazdă pe o perioadă de timp. Mărimea adâncimii curbei de lumină a unei stele în timpul tranzitului unei exoplanete se numește adâncimea de tranzit.

Care este adâncimea de tranzit în reprezentarea curbei de lumină din figura 1?

Figura 1: Curba de lumină simulată, inclusiv un tranzit

Alegeți o opțiune.

  • 10%
  • 1%
  • 8%
  • 0.8%

Întrebarea 3

Să analizăm acum o curbă de lumină reală de la steaua KELT-3. Datele au fost achiziționate de satelitul Cheops al ESA în ianuarie 2023.
Analizați curba de lumină. Măsurați adâncimea de tranzit a exoplanetei KELT-3b și estimați raza acesteia cu ajutorul ecuației de mai jos.

\text{radiul planetei} \aprox. \sqrt{\text{radiul stelei}^2 × \frac{\text{profunditatea de tranzit}}{100\%}}{100\%}}

Raza stelei KELT-3 este de 1,7 ori mai mare decât raza Soarelui.

Care este raza exoplanetei KELT-3b?

Figura 2: Datele KELT-3b de la Cheops cu curba de lumină a tranzitului cel mai bun model de potrivire de la allesfitter

Alegeți o opțiune.

  • Aproximativ 0,16 ori raza Soarelui
  • Aproximativ de 1,6 ori raza Soarelui
  • Aproximativ 0,43 ori raza Soarelui
  • Aproximativ 0,04 ori raza Soarelui

Întrebarea 4

Figura 3 prezintă o curbă de lumină simulată reprezentând măsurători ale luminii provenite de la steaua gazdă a unei exoplanete pe o perioadă de o săptămână. În acest timp, exoplaneta simulată a tranzitat de trei ori. Puteți estima perioada acestei exoplanete false măsurând distanța dintre punctele de scădere a curbei de lumină.

Care este perioada orbitală a acestei exoplanete?

Figura 3: Curba de lumină simulată, inclusiv tranziturile multiple.

Alegeți o opțiune.

  • 1 zi
  • 1,5 zile
  • 2 zile
  • 2,5 zile

Întrebarea 5

Sunteți acum gata să interpretați curba de lumină măsurată a lui K2-141. Datele au fost achiziționate de satelitul Cheops al ESA în septembrie 2023.

Analizați curba de lumină din figura 4. Descrieți ce informații puteți extrage din acest set de date.

Figura 4: Curba de lumină a stelei K2-141, cercurile albastre reprezintă datele luate cu Cheops, iar linia roșie este cel mai bun model de potrivire de la allesfitter.

 

Informații suplimentare: Raza stelei K2-141 este de 0,7 ori mai mare decât raza Soarelui.

 

Vedeți ceva neobișnuit în acest complot?

Explicați-vă observațiile. 

 

Întrebarea 6

Exoplanetele sunt foarte diverse, ele pot avea dimensiuni, mase și temperaturi diferite. Putem să le grupăm în diferite tipuri prin raportarea proprietăților lor la planetele din sistemul nostru solar.

 

 

Analizați caracteristicile tuturor planetelor și exoplanetelor de mai jos. Faceți legătura între tipul fiecărei exoplanete și numele acesteia.

  • Jupiter fierbinte
  • Mini-Neptun
  • Super-Pământ
  • K2-141b
  • KELT-3b
  • TOI-560c

Pământ

\footnotesize \text{radius} = 1 × \text{radius al Pământului}
\footnotesize \text{masa} = 1 × \text{masa Pământului}
\footnotesize \text{temperature} = 15 \degree C

Jupiter

\footnotesize \text{radius} = 11.21 × \text{radius al Pământului}
\footnotesize \text{masa} = 317.8 × \text{masa Pământului}
\footnotesize \text{temperature} = -110\degree C

Neptun

\footnotesize \text{radius} = 3.88 × \text{radiul Pământului}
\footnotesize \text{masa} = 17.1 × \text{masa Pământului}
\footnotesize \text{temperature} = -200\degree C

KELT-3b

\footnotesize \text{radius} = 17.5 × \text{radiul Pământului}
\footnotesize \text{masa} = 617 × \text{masa Pământului}
\footnotesize \text{temperature} = 1543 \degree C

TOI-560c

\footnotesize \text{radius} = 2.4 × \text{radiul Pământului}
\footnotesize \text{masa} = 10 × \text{masa Pământului}
\footnotesize \text{temperature} = 225 \degree C

K2-141b

\footnotesize \text{radius} = 1.5 × \text{radiul Pământului}
\footnotesize \text{masa} = 5 × \text{masa Pământului}
\footnotesize \text{temperature} = 1830 \degree C

Temperatura se referă la temperatura medie de pe suprafața planetei.
Dimensiunile planetelor și exoplanetelor nu sunt la scară. 

Întrebarea 7

Până în prezent, Pământul este singurul loc din Univers pe care îl cunoaștem cu viață. Cele mai vechi fosile datate de pe planeta Pământ au o vechime de 3,7 miliarde de ani. Când viața s-a format pe planeta noastră, condițiile erau foarte diferite. 

Credeți că ar putea exista viață pe oricare dintre cele trei exoplanete enumerate anterior? 

 

 

Explicați de ce.

 

 

Mini-provocare

Progresul investigației dumneavoastră

Finalizat!

Continuați-vă munca de investigație analizând în detaliu datele Cheops din sistemul planetar KELT-3b, TOI-560c sau K2-141. 

Continuarea anchetei

Alegeți pagina dvs.