Методы обнаружения экзопланет

1.

ПРОЕКТ НА ТЕМУ
«МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭКЗОПЛАНЕТ
Выполнил:
Таштанов Константин Олегович,
Ученик 11а класса
МАОУ «СОШ №65 г. Улан-Удэ
имени Г.С.Асеева»
Руководитель:
Русанова Надежда Ивановна,
учитель физики и астрономии

2.

Пояснительная записка
Многие годы людей, ученых интересовало, есть ли во Вселенной планеты, похожие на нашу Землю. Сегодня
космологи ставят такие вопросы: имеются ли вообще другие планеты вне Солнечной системы?;
существуют ли другие планетные системы во Вселенной, которые аналогичны Солнечной?; могут ли
существовать «земплеподобные» планеты? Солнце не одна единственная звезда во всей Вселенной, и
вероятно, что вокруг других звёзд также вращаются планеты, как вокруг Солнца. Подобные планеты
называются экзопланетами («экзо» от греческого «вне», «снаружи»). Это планеты, которые обращаются
вокруг других звезд (не являющимися Солнцем). Эти звезды находятся далеко от Солнца (самая
ближайшая-Проксима Центавра-на расстоянии 4,36 световых года.
Мой проект посвящен одной из актуальных проблем современного общества – методы обнаружения
экзопланет. Исследовательская работа на сегодняшний день актуальна, так как обнаружив экзопланету
станет возможна сравнительное изучение планетных систем, решение вопроса о колонизации а так же даст
правильные представлении о формировании и эволюции планетных систем, в том числе и нашей
солнечной системы.

3.

Классификация проекта:
по доминирующей деятельности – Проектно-ориентированный,
информационный, так как направлен на сбор информации и получение
конкретного результата;
по характеру контактов между участниками - межличностный,
внутришкольный, он реализуется учителем и обучающимся школы, его
основным участником могут быть родители.
По продолжительности – долгосрочный: сентябрь 2020 – май 2022.
по характеру координации: открытый, с явной координацией.
Цели проекта:
Провести полное исследование методов поиска экзопланет
сделать количественную оценку обнаруженных экзопланет на сегодняшний
день.
Задачи работы:
Дать подробное описание существующих на сегодняшний день методов
обнаружения экзопланет
Выявить недостатки и преимущества каждого метода
Дать количественную оценку обнаруженных на сегодняшний день экзопланет

4.

Этапы проекта
Этапы
Цель
Направление
Период
I
Выбор темы исследования
1)Выбор области
исследования.
Сентябрь-декабрь 2021г.
2)Выбор темы
исследования вместе с
руководителем.
II
III
1)Собрать основные
сведения по теме
исследования
2)Сформировать
источниковедческий обзор
Систематизация собранного
материала
1)Знакомство и подбор
источников информации.
Январь-март 2022г.
2)Обработка информации
1)Оформление
исследовательской работы
2)Создание презентации
3)Создание продукта
Апрель-май 2022г.
IV
Подготовка к защите
1)Автореферат
2)Презентация защиты
3)Оформление продукта
Апрель 2022-2023г.
V
Защита проекта,
представление результата
работы
Публичное выступление
Май 2023г.
VI
Рефлексия
Оценка свой деятельности
2023г.

5.

Реализация проекта «Методы
обнаружения экзопланет»
Направление работы
Цели и задачи
Содержание работы
Итоги реализации
1)Методы обнаружения
экзопланет.
1)Собрать сведения о
методах обнаружения
экзопланет.
2)Показать значимость
методов обнаружения
экзопланет также их
преимущества и недостатки.
1)Раскрыть содержание
Методов обнаружения
экзопланет
1)Изучены объекты
исследования.
2)Собрана
источниковедческая
информация по данному
вопросу.

6.

МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ЭКЗОПЛАНЕТ
1. Прямое наблюдение экзопланет
Метод прямого обнаружения - это метод, который используется для
обнаружения планет, находящихся вблизи своих звезд. Этот метод основан
на том, что планеты отражают свет своих звезд, что делает их видимыми
для наблюдателя. Этот метод может быть использован для измерения
массы, орбиты и других характеристик планеты.
Конограф прибор, позволяющий закрывать изображение яркой
звезды экраном для того, чтобы ее свет не мешал искать
находящуюся около нее планету.
Есть и другой метод, предполагающий «гашение» света звезды за
счет эффекта интерференции ее световых лучей, — звездным
интерферометром. С помощью интерферометра можно добиться
почти полного «гашения» света звезды. Но оба описанных
прибора крайне чувствительны к влиянию земной атмосферы,
поэтому для нормальной работы их нужно будет доставить на
околоземную орбиту. Но в некоторых случаях мы действительно
можем увидеть экзопланету, а точнее, ее свет.
Дaлeкий миp. Плaнeтa Фoмaльгaут b,
зaпeчaтлeннaя Xaбблoм. Для ee oтoбpaжeния
иcпoльзoвaли кopoнoгpaф, блoкиpующий
звeздный cвeт близкoй звeзды. Имeннo
пoэтoму в цeнтpe пpиcутcтвуeт тeмнaя
oблacть.

7.

HIP 78530 b
HR 8799 c
Бета Живописца b
HR 8799 e

8.

ТРАНЗИТНЫЙ МЕТОД
Этот метод основан на измерении небольших изменений яркости
звезды, вызванных транзитом планеты через ее диск. Эти
изменения могут быть обнаружены с помощью фотометрии,
которая позволяет измерять яркость звезды с высокой точностью.
Преимуществом является то, что он дает возможность определить,
исходя из кривой блеска звезды, размеры планеты. Также данный
способ помогает тщательно изучить атмосферу экзопланеты и ее
состав. Во время транзита свет от звезды зачастую проходит сквозь
верхние слои атмосферы. Изучив спектр этого света, можно
обнаружить химические элементы и сделать выводы о составе
атмосферы.
Нeдocтaтoк тpaнзитнoгo мeтoдa – нужнo ждaть тpaнзитa. И
нeпpиятнocть в тoм, чтo этo пpoиcxoдит oчeнь peдкo, тaк кaк
opбитaльнaя плocкocть нe вceгдa пoвepнутa пpaвильным углoм к
Koгдa плaнeтa пpoxoдит пepeд звeздoй, уpoвeнь яpкocти cнижaeтcя, a зaтeм cнoвa
нaблюдaтeлю. Kpoмe тoгo, этoт мeтoд oткpывaeт лишь нeбoльшиe вoзвpaщaeтcя к пpивычным пoкaзaтeлям
пoкaзaтeли opбитaльнoгo пepиoдa. Ha тpaнзит уxoдят чacы или
дни, a caм путь мoжeт длитьcя гoдaми. Cлoжнocть и в тoм, чтo
тpaнзит нужнo пoдтвepдить, тo ecть, пpидeтcя ждaть, пoкa плaнeтa
пpoйдeт в этoй тoчкe cнoвa. Kpoмe тoгo, ecть «лoжныe» тpaнзиты –
в кaчecтвe плaнeты мoжeт выcтупaть двoйнaя звeздa. Koнeчнo,
плaнeтa и звeздa oтличaютcя пo paзмepaм. Ho oни мoгут
pacпoлaгaтьcя cлишкoм близкo и c тaкoгo paccтoяния тoчнo
уcтaнoвить paзмepы cлoжнo.

9.

TOI-2180 b
HD 260655
Kepler-10 b
GJ 1214 b (Глизе 1214 b) — экзопланета у звезды GJ 1214 в созвездии
Змееносца.

10.

Метод измерения радиальной скорости
(Метод Доплера)
Измерение радиальной скорости звезды. Когда планета
вращается вокруг звезды, она оказывает гравитационное
воздействие на звезду. В результате звезда движется не
только вокруг своей оси, но и в сторону планеты. Это
вызывает изменения в спектре света звезды, называемые
эффектом Доплера. Измеряя эти изменения, можно
определить массу и размеры планеты.
Данный метод работает так: если наблюдать за Солнцем с
нашей планеты, то в спектре звезды, движущейся
относительно земного наблюдателя, меняется длина волны
всех линий: если она приближается к Земле, то линии
перемещаются к синему концу спектра, а если удаляется —
к красному.

11.

WASP-19 b

12.

Метод гравитационного
микролинзирования
Метод основан на эффекте гравитационного линзирования звезды
планетой. В основе этого способа лежит явление отклонения света
при прохождении вблизи массивных тел. Например, свет более
далекой звезды проходит около более близкого к наблюдателю
массивного тела, отклоняется в его гравитационном поле, поэтому
из-за этого явления на телескоп попадает больше света, чем
обычно. Если в случае того, что вокруг исследуемой звезды
образуется планета, то она на некоторое время еще более усилит
блеск далекой звезды, выступая в роли дополнительной линзы.
Существенным недостатком является как раз то, что событие
линзирования не может повториться, поскольку вероятность
выравнивания Земли и двух звезд на одной линии практически
равна нулю. А найденные планеты находятся на расстоянии многих
тысяч световых лет, поэтому последующее наблюдение за ними
невозможно.
Преимуществом данного метода является то, что он работает при
любом угле отклонения, также этот метод чувствителен к планетам
с малой массой, а также дает возможность обнаружения планет на
далеком расстоянии от ее звезды.

13.

OGLE-2005-BLG-390L b
MOA-2007-BLG-192L b
OGLE-2007-BLG-368Lb
MOA-2007-BLG-400L b

14.

Практическая часть
Количество обнаруженный экзопланет на 2023 год
60
50
40
30
20
10
0
Метод прямого
наблюдения
Транзитный метод
Метод Доплера
Метод гравитационного
микролинзирования

15.

Заключение
Поиск экзопланет - это важная область астрономических исследований, которая позволяет
расширить наше понимание Вселенной и возможности жизни в других звездных системах. В
данной работе мы рассмотрели различные методы поиска экзопланет, которые используются в
настоящее время. Так как ученые в последнее время находят все больше планет земного типа,
то мы сможем исследовать подобные планеты и все-таки узнать, как формировалась наша
планета, или даже, может быть, как сформировалась наша планетная система. Известно, что в
нашей галактике, Млечном пути, огромное количество звезд, а значит, и потенциально
планетных систем, и огромное количество планет, находящихся на орбите, равной орбите
Земли и вращающихся вокруг звезд, идентичных Солнцу, а также имеющих схожие с земными
условия, то гипотетически на подобных планетах может развиться жизнь, как и на нашей.
Также это научное открытие позволило сделать вывод, что наша Солнечная система нетипична
и отлична от других планетных систем. Открытие внесолнечных планет дало толчок такой
ветви астрономии, как планетологии, где изучается природа и эволюция планет.
На сегодняшний день межзвездный полет невозможен, и пока что ученые
могут лишь удаленно наблюдать за экзопланетами, исследовать их, находить новые способы
их открытия, но и это в далеком будущем ведет к тому, чтобы Каждый из этих методов имеет
свои преимущества и ограничения, и их использование зависит от конкретных условий и
целей