Az alábbi a három esszétéma egyike, melyek közül válasszon ki egyet és fejtse ki másfél-két oldal terjedelemben, összefüggő ismertetés formájában! Ügyeljen a szabatos, világos fogalmazásra, a logikus gondolatmenetre, a helyesírásra, mivel az értékelésbe ez is beleszámít! Mondanivalóját nem kell feltétlenül a megadott szempontok sorrendjében kifejtenie.
Exobolygók detektálásának módszerei – a radiális sebesség módszer
Exobolygóknak a mi saját Naprendszerünkön kívüli bolygókat nevezzük, melyek nem a Nap, hanem egy másik csillag körül keringenek. Egy csillag, mely körül bolygó kering, a bolygó tömegvonzásának hatására saját maga is mozog kissé. Amennyiben más égitest nem zavarja mozgásukat, a csillag és bolygója a közös tömegközéppontjuk körül kering, azonos keringési idővel. Emiatt az a sebesség, amellyel a csillag a Földhöz képest mozog – az ún. radiális sebesség –, kissé változhat. A radiális sebességet pedig a csillagfény vonalas színképében található spektrumvonalai eltolódásának segítségével lehet meghatározni. A csillag sebessége a rendszer tömegközéppontja körül sokkal kisebb, mint a bolygó sebessége, mivel a csillag elmozdulása a tömegközépponttól igen kicsiny. Például a Nap körülbelül \(13\ \mathrm{\displaystyle\frac{m}{s}}\) sebességgel kering a tömegközéppont körül a Jupiter hatására, de csak \(12\ \mathrm{\displaystyle\frac{cm}{s}}\) sebességgel a Föld miatt. A modern színképelemző műszerek segítségével akár \(1\ \mathrm{\displaystyle\frac{m}{s}}\)‑os sebességet is ki lehet mutatni. A mellékelt ábra a 18 Delphini csillag körül keringő, „18 Delphini b” exobolygó hatását mutatja a csillagra. A grafikonon tehát a csillag radiális sebességének időbeli változását lehet látni, vagyis azt a sebességváltozást, amelyet a csillagnak a bolygóval való gravitációs kölcsönhatása okozott.
(Wikipédia nyomán)
Mi a vonalas színkép?
Mi a jelentősége a vonalas színképnek a csillagászatban?
Miért hibás az a kép, hogy egy csillag-bolygó rendszerben a csillag „áll”, és a bolygó körülötte kering? Jellemezze a bolygóra, illetve a csillagra ható erőt a két test gravitációs kölcsönhatása során! Miért mozog a csillag, illetve a bolygó eltérő sebességgel a közös tömegközéppont körül?
Az ábra segítségével határozza meg a „18 Delphini b” exobolygó keringési idejét a csillagja körül!
Vajon a jelenlegi műszereink segítségével felfedezhetnénk-e ezen eljárással egy körülbelül Nap méretű csillag körül $1\ \mathrm{CSE}$ távolságban keringő, a Földével megegyező tömegű bolygót? Válaszát indokolja!
(Minden pontszám bontható.)
A vonalas színkép fogalmának ismertetése:
3 pont
Csillagászati jelentőségének elemzése:
2 pont
A csillagok anyagának összetételére következtethetünk (1 pont), illetve a csillag sebességét lehet belőle meghatározni a Földhöz képest. (1 pont) (Ezektől eltérő helyes megállapítások is elfogadandóak.)
A csillag és a bolygó gravitációs kölcsönhatásának, mozgásának részletes elemzése:
6 pont
A "18 Delphini b" keringési idejének meghatározása a grafikon segítségével:
3 pont
A keringési idő kb. 2,8 év. (A kb. 3 év is teljes értékű megoldásnak számít.)
Annak felismerése, hogy egy Föld méretű bolygót jelenlegi műszereinkkel nem fedezhetnénk fel, valamint ennek indoklása:
2 + 2 pont
Összesen 18 pont