Transit ljus kurva handledning

i det här avsnittet kommer vi att visa en ljuskurva från Kepler-uppdraget och bestämma planetparametrar. Kepler är det mest kraftfulla planetjaktobservatoriet vi har idag, och det bästa är att uppgifterna är offentliga. Figuren nedan visar en Kepler-ljuskurva för en exoplanet som heter HAT-P-7 b.

denna planet är en het Jupiter-en av de enklaste typerna av planeter att upptäcka.

först och främst märker du omfattningen av tomten ovan. Grafens hela spännvidd ligger inom 1% av stjärnans totala ljusstyrka! Att söka efter transiterande planeter kräver mycket exakta ljusstyrkamätningar.

Kepler – ljuskurvan för HAT-P-7 visar tre mycket övertygande transiter-de stora dopparna markerade med röda pilar nedan.

djupet av dessa transiter kodar planetens storlek.

här minskar transiterna flödet från 1,0 till ca 0,994 – en minskning med ca 0,6%. Använda formeln för planetradien:

och pluggar in värden för djup = 0,6% = 0,006, R* = 2 solradier, vi hittar en planetradie Rp på cirka 1,5 Jupiter-radier.

tiden mellan två på varandra följande transiter är planetens “omloppsperiod” , vilket är längden på planetens år:

när planeten går bakom stjärnan blockeras allt ljus från planeten, antingen stjärnljus reflekterat från planetens yta eller ljus som emitteras av planeten eftersom det är glödande varmt. Denna minskning av ljusstyrkan kallas “sekundär förmörkelse”, och för planeter är vanligtvis ganska liten.

det är knappt detekterbart med ögat, men om du staplar många av dessa förmörkelser tillsammans och genomsnittliga data är det ganska uppenbart. Den genomsnittliga sekundära förmörkelsen av HAT-P-7 b med hela Kepler-data visas nedan. De grå punkter och lila punkter är medelvärden över 1 minut och 15 minuters intervall, respektive:

transitens varaktighet är den tid det tar för planeten att korsa över stjärnans ansikte. Denna mätning kodar för många observerbara, inklusive “slagparametern”, eller hur nära stjärnans centrum planeten passerar, stjärnans storlek (eller mer exakt hur tät stjärnan är) och excentriciteten i planetens bana, eller hur nära en cirkel planetens bana är. Det är svårt att urskilja dessa olika mätningar, men med sofistikerade analyser är det möjligt.

figuren nedan ger en närmare titt på transitljuskurvan. Här är de grå punkterna igen genomsnittliga data, den här tiden är i genomsnitt över 20 sekunders intervall, med hjälp av data från cirka 6% av hela datauppsättningen.

vid närmare granskning av transitljuskurvan är några saker uppenbara. För det första är transiteringen inte plattbotten, den är rundbotten. Detta beror på att Stjärnor inte är jämnt ljusa över sina ytor. Stjärnor har en egenskap som kallas “lem mörkare”, vilket innebär att stjärnan är starkast i mitten från vår syn, och svagast vid kanten av vyn. Detta illustreras i följande bild av vår sol, erhållen av NASAs Sol-och Heliosfäriska observatorium.

bild: NASA

den rundade profilen kommer från planeten som rör sig över delar av stjärnan med olika ljusstyrka – när planeten är nära stjärnans kant blockerar den en del av stjärnan som är minst ljus, så den blockerar det mindre totala ljuset. Detta illustreras i följande animering:


Animation: Jason Eastman

en annan intressant egenskap är att minskningen av ljusstyrkan i transit inte är omedelbar – det tar lite tid för planeten att passera helt över stjärnans kant. Detta illustreras också i animationen ovan.

astronomer skiljer vanligtvis mellan två olika transiteringstider:” total duration “tt, från början av minskningen av ljusstyrka till slutet av stigningen, och” full duration”, tf, den tid som planeten är helt över stjärnans yta. Figuren nedan kommenterar dessa två olika varaktighetsmätningar.

förhållandet mellan tt och tf, i kombination med annan information som transitens djup, ger information om hur långt från stjärnans centrum planeten passerar. Vanligtvis extraherar astronomer denna information genom att beräkna hur transiteringen ska se ut och jämföra den med observationerna. Detta tillvägagångssätt, som kallas modellering, resulterar i beräkningar som mycket nära matchar de observerade data. En modellljuskurva visas i lila i figuren nedan, ovanpå data från HAT-P-7 b.

fortsätt till sidan 3 .

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.