Mini výzva
ÚROVEŇ ZAČIATOČNÍKOV
12 až 18 rokov
Dokončite toto vyšetrovanie
a zistite, ako analyzovať satelitné údaje, aby ste odhalili veľkosť a obežnú dráhu
exoplanét a staňte sa skutočným detektívom exoplanét.
Otázka 1
Exoplanéty sú planéty obiehajúce okolo iných hviezd, ako je naše Slnko. Objavili sme viac ako 5000 exoplanét, ale je ťažké ich odhaliť, pretože signál, ktorý z nich prichádza, je malý v porovnaní s oveľa väčším signálom prichádzajúcim z ich väčších a jasnejších hostiteľských hviezd.
Ako sa zisťujú exoplanéty?
Vyberte si jedna alebo viacero možností.
- Priamym pozorovaním exoplanét
- Cestovaním k exoplanétam
- Meraním odchýlok v pohybe hostiteľskej hviezdy
- Meraním odchýlok svetla, ktoré dostávame z hviezdy.
- Priamym pozorovaním exoplanét
- Meraním odchýlok v pohybe hostiteľskej hviezdy
- Meraním odchýlok svetla, ktoré dostávame z hviezdy.
Otázka 2
Jednou z metód detekcie exoplanét je tranzitná fotometria. Exoplanéta sa zistí meraním zoslabenia svetla prichádzajúceho z hviezdy, keď exoplanéta prechádza medzi hviezdou a teleskopom. Tento jav sa nazýva tranzit exoplanéty.
A svetelná krivka je meranie svetla hostiteľskej hviezdy za určitý čas. Veľkosť poklesu svetelnej krivky hviezdy počas tranzitu exoplanéty sa nazýva tranzitná hĺbka.
Aká je hĺbka tranzitu v zobrazení svetelnej krivky na obrázku 1?
Vyberte si jedna možnosť.
- 10%
- 1%
- 8%
- 0.8%
Otázka 3
Teraz analyzujme skutočnú svetelnú krivku z hviezdy KELT-3. Údaje získala družica ESA Cheops v januári 2023.
Analyzujte svetelnú krivku. Zmerajte hĺbku prechodu exoplanéty KELT-3b a odhadnite jej polomer pomocou nižšie uvedenej rovnice.
\text{polomer planéty} \aprox \sqrt{\text{radius hviezdy}^2 × \frac{\text{hĺbka tranzitu}}{100\%}}
Polomer hviezdy KELT-3 je 1,7-krát väčší ako polomer Slnka.
Aký je polomer exoplanéty KELT-3b?
Vyberte si jedna možnosť.
- Približne 0,16-násobok polomeru Slnka
- Približne 1,6-násobok polomeru Slnka
- Približne 0,43-násobok polomeru Slnka
- Približne 0,04 násobok polomeru Slnka
Správna odpoveď je 0,16-násobok polomeru Slnka.
Prejdime si výpočet podrobne:
Obrázok 2a: Údaje KELT-3b z Cheopsu s modelom najlepšej svetelnej krivky tranzitu z allesfitter s odhadom hĺbky tranzitu.
Polomer hviezdy KELT-3 je známy a uvedený:
\thickspace \thickspace \text{polomer hviezdy} = 1,7 × \text{polomer Slnka}
Analýzou Cheopsových údajov môžeme zmerať hĺbku prechodu približne na 0.9\% (obrázok 2a).
Pomocou rovnice:
\thickspace \thickspace \text{polomer planéty} \aprox \sqrt{\text{polomer hviezdy}^2 × \frac{\text{hĺbka tranzitu}}{100\%}}
\thickspace \thickspace \text{polomer planéty} \aprox \sqrt{{(1,7 × \text{Priemer Slnka} )}^2 × \frac{0,9\%}{100\%}}
\thickspace \thickspace \text{polomer planéty} \cca 0,16 × {text{polomer Slnka}}
Túto hodnotu môžete tiež porovnať so Zemou prepočítaním na jednotky polomeru Zeme.
\thickspace \thickspace \text{polomer Slnka} \cca 109 × \text{polomer Zeme}
\thickspace \thickspace \text{polomer planéty} \cca 0,16 × 109 \cca 17,44 × \text{polomer Zeme}
Otázka 4
Aká je obežná doba tejto exoplanéty?
Vyberte si jedna možnosť.
- 1 deň
- 1,5 dňa
- 2 dni
- 2,5 dňa
Správna možnosť je 2 dni.
Otázka 5
Teraz ste pripravení interpretovať nameranú svetelnú krivku K2-141. Údaje boli získané družicou ESA Cheops v septembri 2023.
Analyzujte svetelnú krivku na obrázku 4. Opíšte, aké informácie môžete získať z tohto súboru údajov.
Ďalšie informácie: Polomer hviezdy K2-141 je 0,7-krát väčší ako polomer Slnka.
Vidíte v deji niečo nezvyčajné?
Vysvetlite svoje pozorovania.
Otázka 6
Exoplanéty sú veľmi rozmanité, môžu mať rôzne veľkosti, hmotnosti a teploty. Môžeme ich rozdeliť do rôznych typov tak, že ich vlastnosti priradíme k planétam v našej slnečnej sústave.
Analyzujte vlastnosti všetkých nižšie uvedených planét a exoplanét. Spojte typ každej exoplanéty s jej názvom.
-
Horúci Jupiter
-
Mini-Neptune
-
Super-Zemia
-
K2-141b
-
KELT-3b
-
TOI-560c
Zem
\footnotesize \text{radius} = 1 × \text{radius Zeme} \footnotesize \text{hmota} = 1 × \text{hmota Zeme} \footnotesize \text{teplota} = 15 \stupňov C
Jupiter
\footnotesize \text{radius} = 11,21 × \text{radius Zeme} \footnotesize \text{hmota} = 317,8 × \text{hmota Zeme} \footnotesize \text{teplota} = -110\stupňov C
Neptún
\footnotesize \text{radius} = 3,88 × \text{radius Zeme} \footnotesize \text{hmota} = 17,1 × \text{hmota Zeme} \footnotesize \text{teplota} = -200\stupňov C
KELT-3b
\footnotesize \text{radius} = 17,5 × \text{radius Zeme} \footnotesize \text{hmota} = 617 × \text{hmota Zeme} \footnotesize \text{teplota} = 1543 \stupňov C
TOI-560c
\footnotesize \text{radius} = 2,4 × \text{radius Zeme} \footnotesize \text{hmota} = 10 × \text{hmota Zeme} \footnotesize \text{teplota} = 225 \stupňov C
K2-141b
\footnotesize \text{radius} = 1,5 × \text{radius Zeme} \footnotesize \text{hmota} = 5 × \text{hmota Zeme} \footnotesize \text{teplota} = 1830 \stupňov C
Teplota sa vzťahuje na priemernú teplotu na povrchu planéty.
Veľkosť planét a exoplanét nie je v mierke.
Správne riešenie je:
- Horúci Jupiter - KELT-3b
- Mini-Neptune - TOI-560c
- Super-Zem - K2-141b
Otázka 7
V súčasnosti je Zem jediným miestom vo vesmíre, o ktorom vieme, že na ňom existuje život. Najstaršie datované fosílie na planéte Zem sú staré 3,7 miliardy rokov. Keď na našej planéte vznikol život, podmienky boli veľmi odlišné.
Myslíte si, že by na niektorej z troch uvedených exoplanét mohol existovať život?
Vysvetlite prečo.
Pokračujte vo svojej výskumnej práci podrobnou analýzou údajov Cheops z planetárneho systému KELT-3b, TOI-560c alebo K2-141.
