Utmaning noll

Cheops_illustration_pelare

Mini-utmaning

NYBÖRJARNIVÅ
12 till 18 år gammal

Slutför den här undersökningen för att upptäcka hur man analyserar satellitdata för att avslöja storleken och omloppstiden omloppstid för exoplaneter och bli en riktig exoplanetdetektiv.

Fråga 1

Exoplaneter är planeter som kretsar kring andra stjärnor än vår sol. Vi har upptäckt över 5000 exoplaneter, men de är svåra att upptäcka eftersom signalen från dem är liten i jämförelse med den mycket större signal som kommer från deras större och ljusstarkare värdstjärnor.

Hur upptäcks exoplaneter?

Välj ett eller flera alternativ.

  • Genom att upptäcka exoplaneterna direkt
  • Genom att resa till exoplaneterna
  • Genom att mäta variationer i värdstjärnans rörelse
  • Genom att mäta variationer i det ljus som vi får från stjärnan

Fråga 2

En av metoderna för att upptäcka exoplaneter är transitfotometri. Exoplaneten upptäcks genom att man mäter en nedtoning av ljuset från stjärnan när exoplaneten passerar mellan stjärnan och teleskopet. Detta kallas för en exoplanettransit.

A ljuskurva är mätningen av värdstjärnans ljus under en viss tidsperiod. Storleken på nedgången i en stjärnas ljuskurva under en exoplanetpassage kallas transitdjup.

Vad är transitdjupet i ljuskurvans representation i figur 1?

Bild 1: Simulerad ljuskurva, inklusive en transit

Välj ett alternativ.

  • 10%
  • 1%
  • 8%
  • 0.8%

Fråga 3

Låt oss nu analysera en riktig ljuskurva från KELT-3-stjärnan. Uppgifterna samlades in av ESA:s Cheops-satellit i januari 2023.
Analysera ljuskurvan. Mät transitdjupet för exoplaneten KELT-3b och uppskatta dess radie med hjälp av ekvationen nedan.

\text{planetens radie} \approx \sqrt{\text{stjärnans radie}^2 × \frac{\text{transitdjup}}{100\%}}

Stjärnan KELT-3 har en radie som är 1,7 gånger större än solens radie.

Vad är radien på exoplaneten KELT-3b?

Figur 2: KELT-3b-data från Cheops med transitljuskurvans bäst anpassade modell från allesfitter

Välj ett alternativ.

  • Cirka 0,16 gånger solens radie
  • Cirka 1,6 gånger solens radie
  • Cirka 0,43 gånger solens radie
  • Cirka 0,04 gånger solens radie

Fråga 4

Figur 3 visar en simulerad ljuskurva som representerar mätningar av ljuset från en exoplanets värdstjärna under en period på 1 vecka. Under denna tid passerade den simulerade exoplaneten tre gånger. Du kan uppskatta perioden för denna falska exoplanet genom att mäta avståndet mellan svackorna i ljuskurvan.

Vad är omloppstiden för denna exoplanet?

Figur 3: Simulerad ljuskurva, inklusive flera transiter.

Välj ett alternativ.

  • 1 dag
  • 1,5 dagar
  • 2 dagar
  • 2,5 dagar

Fråga 5

Du är nu redo att tolka den uppmätta ljuskurvan för K2-141. Uppgifterna samlades in av ESA:s Cheops-satellit i september 2023.

Analysera ljuskurvan i figur 4. Beskriv vilken information du kan hämta från denna datauppsättning.

Figur 4: Ljuskurva för stjärnan K2-141, de blå cirklarna representerar data tagna med Cheops, och den röda linjen är den bäst anpassade modellen från allesfitter

 

Extra information: K2-141-stjärnans radie är 0,7 gånger solens radie.

 

Ser du något ovanligt i handlingen?

Förklara dina observationer. 

 

Fråga 6

Exoplaneter är mycket olika, de kan ha olika storlekar, massor och temperaturer. Vi kan gruppera dem i olika typer genom att relatera deras egenskaper till planeterna i vårt solsystem.

 

 

Analysera egenskaperna hos alla planeter och exoplaneter nedan. Koppla ihop varje exoplanets typ med dess namn.

  • Heta Jupiter
  • Mini-Neptunus
  • Superjorden
  • K2-141b
  • KELT-3b
  • TOI-560c

Jord

\footnotesize \text{radie} = 1 × \text{jordens radie}
\footnotesize \text{mass} = 1 × \text{jordens massa}
\fotnoter storlek \text{temperatur} = 15 \grader C

Jupiter

\footnotesize \text{radie} = 11,21 × \text{jordens radie}
\footnotesize \text{mass} = 317,8 × \text{jordens massa}
\footnotesize \text{temperatur} = -110\grad C

Neptunus

\footnotesize \text{radie} = 3,88 × \text{jordens radie}
\footnotesize \text{mass} = 17,1 × \text{jordens massa}
\fotnoter storlek \text{temperatur} = -200\grad C

KELT-3b

\footnotesize \text{radie} = 17,5 × \text{jordens radie}
\footnotesize \text{mass} = 617 × \text{jordens massa}
\fotnoterize \text{temperatur} = 1543 \grad C

TOI-560c

\footnotesize \text{radie} = 2,4 × \text{jordens radie}
\footnotesize \text{mass} = 10 × \text{jordens massa}
\fotnoter storlek \text{temperatur} = 225 \grader C

K2-141b

\footnotesize \text{radie} = 1,5 × \text{jordens radie}
\footnotesize \text{mass} = 5 × \text{jordens massa}
\fotnoterize \text{temperatur} = 1830 \grad C

Med temperatur avses medeltemperaturen på planetens yta.
Storleken på planeterna och exoplaneterna är inte skalenlig. 

Fråga 7

I dag är jorden den enda plats i universum som vi känner till där det finns liv. De äldsta daterade fossilen på planeten Jorden är 3,7 miljarder år gamla. När livet först bildades på vår planet var förhållandena mycket annorlunda. 

Tror du att det kan finnas liv på någon av de tre exoplaneter som nämndes tidigare? 

 

 

Förklara varför.

 

 

Mini-utmaning

Din utredning

Färdig!

Fortsätt ditt undersökningsarbete genom att i detalj analysera Cheops-data från KELT-3b, TOI-560c eller K2-141 planetsystem. 

Fortsätta utredningen.

Välj din sida