Kaip randame planetas aplink kitas žvaigždes?
Trumpas atsakymas: Planetas aplink kitas žvaigždes randame tyrinėdami tų žvaigždžių šviesą ir judėjimą. Maži ryškumo kritimai ar nedideli žvaigždės šviesos virpesiai rodo, kad ten yra planeta, o kartais galime užstoti žvaigždės šviesą, kad nufotografuotume.
Išsamesnis paaiškinimas
Žvaigždės elgiasi kaip signalai, kuriuos galime stebėti. Jei planeta praskrieja priešais žvaigždę, žvaigždės šviesa trumpam šiek tiek pritemsta. Tai vadinama tranzitu.
Jei planeta traukia žvaigždę jai skriejant, žvaigždė šiek tiek pasislenka ir jos šviesa pakeičia spalvą. Šis poslinkis atsiranda dėl Doplerio efekto. Teleskopai ir prietaisai matuoja šiuos mažyčius pokyčius.
Kai kurie teleskopai naudoja specialias kaukes, kad užblokuotų žvaigždę, kad galėtume tiesiogiai užfiksuoti silpną planetą. Kitais atvejais planetos gravitacija išlenkia foninės žvaigždės šviesą ir sukuria ryškų blyksnį – tai vadinama mikrolęšiavimu. Mokslininkai ieško pasikartojančių modelių, pavyzdžiui, to paties ryškumo sumažėjimo kas kelias dienas.
Jie taip pat naudoja daugiau nei vieną metodą atradimui patikrinti. Tai sustiprina aptikimą.
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: Pagrindiniai efektai / dėsniai: Doplerio efektas (šviesos spalvos pokyčiai dėl judėjimo), Keplerio dėsniai / Niutono gravitacija (kaip planetos skrieja) ir Einšteino bendroji reliatyvumo teorija (gravitacinis mikrolęšis).
Astronomai naudoja kelis pagrindinius metodus. Tranzitinė fotometrija stebi žvaigždės ryškumą ir fiksuoja mažyčius, reguliarius kritimus, kai planeta kerta žvaigždės paviršių. Radialinis greitis (Doplerio efektas) matuoja mažyčius žvaigždės spektro poslinkius, kai žvaigždė juda link mūsų ir tolyn nuo mūsų, veikiama planetos traukos; tai suteikia planetai minimalią masę.
Tiesioginis vaizdavimas blokuoja žvaigždžių šviesą koronografais arba žvaigždžių šešėliais ir naudoja adaptyviąją optiką, kad matytų silpnas planetas šalia ryškių žvaigždžių. Mikrolęšis remiasi tolimos žvaigždės ryškėjimu, kai priekinėje plane esanti žvaigždė ir jos planeta išlenkia šviesą dėl gravitacijos. Astrometrija matuoja mažyčius žvaigždės padėties danguje pokyčius, kuriuos sukelia aplink ją skriejančios planetos.
Kaip mes tai žinome: keli teleskopai ir metodai dažnai patvirtina tą pačią planetą. Pasikartojantys, nuoseklūs ryškumo sumažėjimo ar greičio pokyčių signalai bei tolesni stebėjimai leidžia patikimai įvertinti egzoplanetos orbitą ir dydį .
Kasdieniai pavyzdžiai
- Tranzitas: Teleskopas kas kelias dienas aptinka tą patį nedidelį žvaigždės ryškumo sumažėjimą, signalizuodamas apie priešais praskriejančią planetą.
- Radialinis greitis: Spektrografas užfiksuoja žvaigždės šviesą, šiek tiek pasislenkančią raudonos ir mėlynos spalvos link, kai planeta ją traukia.
- Tiesioginis vaizdavimas: Koronografas blokuoja žvaigždę, kad infraraudonųjų spindulių šviesoje būtų galima matyti silpną netoliese esančią planetą.
- Mikrolęšis: Fono žvaigždė staiga kelias dienas ryškėja, kai priešais ją praskrieja žvaigždė ir jos planeta.
- Astrometrija: Tikslūs matavimai rodo nedidelį, reguliarų žvaigždės padėties danguje svyravimą, kurį sukelia aplink ją skriejanti planeta.
Praktinis bandymas
Šešėlių tranzitas
Sauga: Venkite šviesti ryškia šviesa tiesiai į akis.
Priemonės
- mažas žibintuvėlis
- moneta arba mažas diskas
- baltas popierius
- išmanusis telefonas arba užrašų knygelė
Žingsniai
- Priklijuokite baltą popierių prie stalo lipnia juosta kaip ryškų foną.
- Laikykite žibintuvėlį virš popieriaus, kad susidarytų šviesi dėmė.
- Lėtai perkelkite monetą tarp žibintuvėlio ir popieriaus ir stebėkite, kaip šviesa trumpam pritemsta.
- Pakartokite perdavimą kelis kartus ir chronometru arba mintyse matuokite, kiek laiko trunka šviesos kritimas.
- Kiekvieno perdavimo metu nubraižykite paprastą ryškumo ir laiko santykio diagramą. Ką ji rodo: Ji modeliuoja, kaip planeta tranzito metu sukelia nedidelį, pasikartojantį žvaigždės šviesos kritimą.
Svarbūs žodžiai
- Tranzitas: kai planeta praskrieja priešais savo žvaigždę ir dėl to žvaigždė atrodo šiek tiek blankesnė.
- Doplerio efektas: šviesos spalvos (bangos ilgio) pokytis, kai šaltinis juda link mūsų arba tolyn nuo mūsų.
- Koronografas: teleskopo viduje esantis įrenginys, kuris blokuoja žvaigždės šviesą, kad būtų galima matyti silpnus netoliese esančius objektus.
- Mikrolęšis: trumpalaikis fono žvaigždės pašviesėjimas dėl priekinio plano žvaigždės gravitacijos iškreipia jos šviesą.
Trumpi klausimai
Ar galime pamatyti šias planetas savo akimis?
Ne. Egzoplanetos yra per silpnos ir per arti savo ryškių žvaigždžių, kad jas būtų galima pamatyti plika akimi.
Ar šie metodai mums pasako, ar planeta gyva?
Ne tiesiogiai. Jie gali pasakyti dydį, masę ir kartais atmosferą, tačiau gyvybės požymiams reikia tolesnių tyrimų.
Kuris metodas randa daugiausiai planetų?
Kosminiai teleskopai, stebintys daugelio žvaigždžių tranzitus, randa daug planetų kandidatų, o antžeminiai spektrografai patvirtina daugelį pagal radialinį greitį .