21.E: Kuzaliwa kwa Nyota na Ugunduzi wa Sayari nje ya mfumo wa jua (Mazoezi)

Kwa ajili ya utafutaji zaidi

Makala

nyota malezi

Blaes, O. “Ulimwengu wa Disks.” Scientific American (Oktoba 2004): 48. Juu ya disks accretion na jets karibu nyota vijana na mashimo nyeusi.

Croswell, K. “Ukanda wa Vumbi unaofuata [Tau Ceti].” Scientific American (Januari 2015): 24. Utangulizi mfupi wa uchunguzi wa hivi karibuni wa sayari na ukanda mkubwa wa vumbi.

Frank, A. “Starmaker: Hadithi Mpya ya Kuzaliwa kwa Stellar.” Astronomia (Julai 1996): 52.

Jayawardhana, R. “Upelelezi juu ya Vitalu vya Stellar.” Astronomia (Novemba 1998): 62. Juu ya disks za protoplanetary.

O'Dell, C. R. “Kuchunguza Nebula ya Orion.” Sky & Darubini (Desemba 1994): 20. Habari za mapitio na matokeo Hubble.

Ray, T. “Chemchemi ya Vijana: Siku za mwanzo katika Maisha ya Nyota.” Scientific American (Agosti 2000): 42. Outflows kutoka nyota vijana.

Young, E. “Mawingu na Uwezekano wa Nyota.” Scientific American (Februari 2010): 34. Jinsi mawingu ya suala la interstellar yanageuka kuwa mifumo ya nyota.

Vijana, Monica “Kufanya Nyota kubwa.” Sky & darubini (Oktoba 2015): 24. Mifano na uchunguzi juu ya jinsi nyota kubwa zaidi zinavyounda.

sayari Exoplanets

Billings, L. “Katika Utafutaji wa Jupiters mgeni.” Scientific American (Agosti 2015): 40—47. Mbio ya picha ya sayari za jovian na vyombo vya sasa na kwa nini picha ya moja kwa moja ya sayari ya duniani bado iko katika siku zijazo.

Heller, R. “Bora kuliko Dunia.” Scientific American (Januari 2015): 32—39. Ni aina gani za sayari zinaweza kuwa na makao; Dunia za juu na miezi ya sayari ya jovian zinapaswa kuchukuliwa pia.

Laughlin, G. “Jinsi walimwengu wote kutoka nje ya Whack.” Sky & darubini (Mei 2013): 26. Jinsi sayari zinavyoweza kuhamia kutoka sehemu zinavyounda katika mfumo wa nyota.

Marcy, G. “Utafutaji Mpya wa Sayari za mbali.” Astronomia (Oktoba 2006): 30. Fine muhtasari maelezo ya jumla. (Suala hilo lina atlasi ya kuona ya ajabu ya sayari za ziada, tangu wakati huo.)

Redd, N. “Kwa nini hatujapata Dunia nyingine?” Astronomia (Februari 2016): 25. Kuangalia sayari za duniani katika ukanda unaoishi na ushahidi wa maisha.

Seager, S. “Exoplanets Kila mahali.” Sky & Darubini (Agosti 2013): 18. Majadiliano mazuri ya baadhi ya maswali yanayoulizwa mara kwa mara kuhusu asili na utaratibu wa sayari huko nje.

Seager, S. “Kuwinda kwa Super-Dunia.” Sky & darubini (Oktoba 2010): 30. Utafutaji wa sayari ambazo ni hadi mara 10 wingi wa Dunia na nini wanaweza kutufundisha.

Villard, R. “Uwindaji kwa Sayari za Dunia.” Astronomia (Aprili 2011): 28. Jinsi tunavyotarajia kupata na kutambulisha Dunia ya juu (sayari kubwa zaidi kuliko yetu) kwa kutumia vyombo na mbinu mpya ambazo zinaweza kutuonyesha nini anga zao zinafanywa.

Websites

Exoplanet Exploration: http://planetquest.jpl.nasa.gov/. PlanetQuest (kutoka Programu ya Navigator kwenye Jet Propulsion Lab) labda ni tovuti bora kwa wanafunzi na Kompyuta, na vifaa vya utangulizi na vielelezo vyema; inalenga zaidi juu ya kazi na misioni ya NASA.

Exoplanets: www.planetary.org/exoplanets/. Planetary Society exoplanets kurasa na catalog nguvu ya sayari kupatikana na maelezo mazuri.

Exoplanets: Utafutaji wa Sayari zaidi ya Mfumo wetu wa Jua: http://www.iop.org/publications/iop/...age_42551.html. Kutoka Taasisi ya Uingereza ya Fizikia mwaka 2010.

Extrasolar Sayari Encyclopedia: http://exoplanet.eu/. Iimarishwe na Jean Schneider wa Paris Observatory, ina orodha kubwa ya uvumbuzi sayari na nyenzo muhimu background (baadhi yake zaidi ya kiufundi).

Uundaji wa Stars: https://www.spacetelescope.org/scien...tion_of_stars/. Star Formation ukurasa kutoka Hubble Space Telescope, na viungo kwa picha na taarifa.

Kepler Mission: kepler.nasa.gov/. Tovuti ya umma kwa ajili ya darubini ya ajabu katika anga ambayo inatafuta sayari kwa kutumia mbinu za usafiri na ni tumaini letu bora la kutafuta sayari zinazofanana na dunia.

Proxima Centauri Planet Discovery: http://www.eso.org/public/news/eso1629/.

Programu

Exoplanet: itunes.apple.com/us/app/exopl... 327702034? mt=8. Inakuwezesha kuvinjari kupitia orodha ya Visual ya mara kwa mara ya exoplanets ambayo imepatikana hadi sasa.

Safari ya Exoplanets: itunes.apple.com/us/app/journ... 463532472? mt=8. Iliyotengenezwa na wafanyakazi wa Scientific American, na pembejeo kutoka kwa wanasayansi na wasanii wa nafasi; hutoa taarifa za asili na ziara za kuona za mifumo ya nyota iliyo karibu na sayari.

Video

Nyota Amezaliwa: www.discovery.com/tv-shows/ot... -nyota-aliyezaliwa/. Discovery Channel video na mwanaastronomia Michelle Thaller (2:25).

Je, sisi peke yake: Mazungumzo ya jioni na Kepler Mission Viongozi: http://www.youtube.com/watch?v=O7ItAXfl0Lw. Majadiliano yasiyo ya kiufundi ya jopo kuhusu matokeo ya Kepler na mawazo kuhusu malezi ya sayari na Bill Borucki, Natalie Batalha, na Gibor Basri (iliyosimamiwa na Andrew Fraknoi) katika Chuo Kikuu cha California, Berkeley (2:07:01).

Kupata Dunia Ijayo: Matokeo ya hivi karibuni kutoka Kepler: https://www.youtube.com/watch?v=ZbijeR_AALo. Natalie Batalha (San Jose State University & NASA Ames) majadiliano ya umma katika Silicon Valley Astronomia Hotuba Series (1:28:38).

Kutoka Moto Jupiters kwa walimwengu wanaoishi: vimeo.com/37696087 (Sehemu ya 1) na vimeo.com/37700700 (Sehemu ya 2). Debra Fischer (Chuo Kikuu cha Yale) majadiliano ya umma katika Hawaii kufadhiliwa na Keck Observatory (15:20 Sehemu ya 1, 21:32 Sehemu 2).

Tafuta kwa ajili ya makazi Exoplanets: http://www.youtube.com/watch?v=RLWb_T9yaDU. Sara Seeger (MIT) majadiliano ya umma katika Taasisi ya SETI, na matokeo Kepler (1:10:35).

Strange Vistas sayari: http://www.youtube.com/watch?v=_8ww9eLRSCg. Josh Carter (CFA) majadiliano ya umma katika Kituo cha Harvard kwa Astrofizikia na kuanzishwa kirafiki kwa exoplanets kwa wasio wataalamu (46:35).

Shughuli za Kikundi cha

1. Kundi lako ni kamati ndogo ya wanasayansi kuchunguza kama yoyote ya “Jupiters moto” (sayari kubwa karibu na nyota zao kuliko Mercury ni Jua) inaweza kuwa na maisha juu au karibu nao. Je, unaweza kuja na maeneo ya juu, ndani, au karibu na sayari hizo ambapo maisha inaweza kuendeleza au ambapo baadhi ya aina ya maisha inaweza kuishi?
2. Wanandoa tajiri (ambao ni Mbegu ya chuo chako au chuo kikuu na upendo watoto) huacha mpango wa astronomia dola milioni kadhaa katika mapenzi yao, kutumia kwa njia bora ya kutafuta “nyota za watoto wachanga katika sehemu yetu ya Galaxy.” Kundi lako limepewa kazi ya kumshauri dean juu ya jinsi bora ya kutumia pesa. Ni aina gani ya vyombo na mipango ya utafutaji ungependekeza, na kwa nini?
3. Watu wengine huchukulia ugunduzi wa sayari zozote (hata Jupiters zenye moto) kuzunguka nyota nyingine mojawapo kati ya matukio muhimu zaidi katika historia ya utafiti wa astronomia. Baadhi ya wanaastronomia wameshangaa kuwa umma hauna msisimko zaidi kuhusu uvumbuzi wa sayari. Sababu moja ambayo imependekezwa kwa ukosefu huu wa mshangao na msisimko wa umma ni kwamba hadithi za sayansi za uongo zimetuandaa kwa muda mrefu kwa kuwa kuna sayari zinazozunguka nyota nyingine. (Starship Enterprise juu ya miaka ya 1960 Star Trek TV mfululizo kupatikana baadhi katika tu kuhusu kila sehemu ya kila wiki.) Kikundi chako kinafikiria nini? Je, unajua kuhusu ugunduzi wa sayari zinazozunguka nyota nyingine kabla ya kuchukua kozi hii? Je, unafikiria ni ya kusisimua? Je, ulishangaa kusikia kuhusu hilo? Je, sinema za sayansi na vitabu ni zana nzuri au mbaya kwa elimu ya astronomia kwa ujumla, unafikiri?
4. Je, ikiwa vyombo vya angani vya baadaye vitaonyesha sayari ya nje ya dunia yenye kiasi kikubwa cha oksijeni na methane katika anga yake? Tuseme sayari na nyota yake ziko mbali na miaka 50 ya nuru. Kikundi chako kinapendekeza wanaastronomia kufanya nini baadaye? Ni juhudi gani na pesa ungependekeza kuwekwa katika kutafuta zaidi kuhusu sayari hii na kwa nini?
5. Jadili na kikundi chako swali linalofuata: ni rahisi kupata nyota inayozunguka na vyombo tunavyo leo: sayari ya jovian au disk ya proto-sayari? Fanya orodha ya hoja kwa kila upande wa swali hili.
6. (Shughuli hii inapaswa kufanyika wakati kikundi chako kina upatikanaji wa intaneti.) Nenda kwenye ukurasa ambayo indexes wote hadharani iliyotolewa hadharani Hubble Space Telescope picha kwa somo: http://hubblesite.org/newscenter/arc... /kuvinjari/picha/. Chini ya “Nyota,” nenda kwenye “Disk ya Protoplanetary” na upate mfumo-usiotajwa katika sura hii-ambayo kikundi chako kinapenda, na uandae ripoti fupi kwa darasa kuhusu nini unapata kuvutia. Kisha, chini ya “Nebula,” nenda kwenye “Uzalishaji” na upate eneo la uundaji wa nyota usiotajwa katika sura hii, na uandae ripoti fupi kwa darasa kuhusu kile unachopata kuvutia kuhusu hilo.
7. Kuna tovuti ya “raia sayansi” inayoitwa Planet Hunters (http://www.planethunters.org/) ambapo unaweza kushiriki katika kutambua sayansi exoplanets kutoka data ambayo Kepler alitoa. Kikundi chako kinapaswa kufikia tovuti, fanya kazi pamoja ili kuitumia, na uainishe safu mbili za mwanga. Ripoti nyuma ya darasa juu ya nini umefanya.
8. Yuri Milner, billionaire wa Urusi na Marekani, hivi karibuni aliahidi $100,000,000 kuendeleza teknolojia ya kutuma probes nyingi miniaturized kwa nyota katika mfumo Alpha Centauri nyota tatu (ambayo ni pamoja na Proxima Centauri, nyota karibu na sisi, sasa inajulikana kuwa na angalau sayari moja.) Kila probe ndogo itakuwa drivs na lasers nguvu katika 20% kasi ya mwanga, kwa matumaini kwamba moja au zaidi inaweza kufika salama na kuwa na uwezo wa kutuma taarifa juu ya nini ni kama huko. Kikundi chako kinapaswa kutafuta mtandaoni kwa maelezo zaidi kuhusu mradi huu (unaoitwa “Breakthrough: Starshot”) na kujadili majibu yako kwa mradi huu. Kutoa sababu maalum kwa hoja zako.

Mapitio ya Maswali

1. Kutoa sababu kadhaa wingu la Masi ya Orion ni “maabara” muhimu sana kwa kusoma hatua za uundaji wa nyota.
2. Kwa nini malezi ya nyota yanawezekana kutokea katika mawingu ya baridi ya Masi kuliko katika mikoa ambapo joto la kati ya interstellar ni digrii mia kadhaa?
3. Kwa nini tumejifunza mengi kuhusu malezi ya nyota tangu uvumbuzi wa detectors nyeti kwa mionzi infrared?
4. Eleza nini kinatokea wakati nyota inaunda. Anza na msingi mnene wa nyenzo katika wingu la Masi na ueleze mageuzi hadi wakati nyota mpya inayofikia mlolongo kuu.
5. Eleza jinsi hatua ya nyota ya T Tauri katika maisha ya nyota ya chini ya masi inaweza kusababisha kuundwa kwa kitu cha Herbig-Haro (H-H).
6. Angalia hatua nne zilizoonyeshwa kwenye Kielelezo\(21.1.7\) katika Sehemu ya 21.1. Katika hatua ipi tunaweza kuona nyota katika nuru inayoonekana? Katika mionzi infrared?
7. Njia ya mageuzi kwa nyota ya molekuli ya jua ya 1 inabakia karibu wima katika mchoro wa H - R kwa muda (angalia Kielelezo\(21.2.1\) katika Sehemu ya 21.2). Je, mwanga wake unabadilikaje wakati huu? Joto lake? Radius yake?
8. Protostars mbili, mara moja mara 10 ya masi ya Jua na nusu moja ya masi ya Jua huzaliwa kwa wakati mmoja katika wingu la Masi. Ni nani atakayekuwa wa kwanza kufikia hatua kuu ya mlolongo, ambapo imara na kupata nishati kutoka fusion?
9. Linganisha ukubwa (ukubwa) wa disk ya kawaida ya vumbi karibu na nyota inayotengeneza na kiwango cha mfumo wetu wa jua.
10. Kwa nini ni vigumu kuona sayari kuzunguka nyota nyingine na rahisi kuziona karibu na sisi wenyewe?
11. Kwa nini ilichukua wanaastronomia hadi 1995 kugundua sayari ya kwanza ya nje inayozunguka nyota nyingine kama Jua?
12. Ni aina gani za sayari zinazogunduliwa kwa urahisi na vipimo vya Doppler? Kwa transpits?
13. Orodha ya njia tatu ambazo sayari za nje ambazo tumegundua zimepatikana kuwa tofauti na sayari katika mfumo wetu wa jua.
14. Andika orodha ya kufanana yoyote kati ya sayari zilizogunduliwa na sayari katika mfumo wetu wa jua.
15. Ni marekebisho gani ya nadharia ya malezi ya sayari ambayo wanaastronomia walipaswa kufanya kutokana na ugunduzi wa sayari za nje?
16. Kwa nini Jupiters vijana ni rahisi kuona na picha ya moja kwa moja kuliko Jupiters zamani?

Maswali ya mawazo

1. Rafiki yako ambaye hakufanya vizuri katika darasa lake la astronomia anakuambia kwamba anaamini nyota zote ni za zamani na hakuna aliyeweza kuzaliwa leo. Ni hoja gani unazozitumia kumshawishi kwamba nyota zinazaliwa mahali fulani kwenye Galaxy wakati wa maisha yako?
2. Uchunguzi unaonyesha kwamba inachukua zaidi ya miaka milioni 3 kwa vumbi kuanza kusafisha nje ya mikoa ya ndani ya disks zinazozunguka protostars. Tuseme hii ni wakati mdogo unaohitajika kuunda sayari. Je, unatarajia kupata sayari karibu na\(M_{\text{Sun}}\) nyota 10? (Rejea Kielelezo\(21.2.1\) katika Sehemu ya 21.2.)
3. Tuseme unataka kuchunguza sayari karibu na nyota nyingine na picha ya moja kwa moja. Je! Unajaribu kuchunguza katika mwanga unaoonekana au katika infrared? Kwa nini? Je, sayari itakuwa rahisi kuona kama ingekuwa katika 1 AU au 5 AU kutoka nyota yake?
4. Kwa nini sayari kubwa zilikuwa karibu na nyota zao zile za kwanza kugunduliwa? Kwa nini mbinu hiyo haijawahi kutumika bado kugundua sayari kubwa katika umbali wa Saturn?
5. Exoplanets katika orbits eccentric uzoefu swings kubwa joto wakati wa njia zao. Tuseme ulipaswa kupanga mpango wa sayari hiyo. Kulingana na sheria ya pili ya Kepler, je, sayari inatumia muda mwingi karibu au mbali zaidi na nyota? Eleza.

Kujihesabu mwenyewe

1. Wanaastronomia walipopata sayari kubwa za kwanza zenye njia za siku chache tu, hawakujua kama sayari hizo zilikuwa za gesi na kiowevu kama Jupiter au miamba kama Mercury. Uchunguzi wa HD 209458 ulitatua swali hili kwa sababu uchunguzi wa usafiri wa nyota na sayari hii ilifanya iwezekanavyo kuamua radius ya sayari. Tumia data iliyotolewa katika maandishi ili kukadiria wiani wa sayari hii, halafu utumie habari hiyo kueleza kwa nini ni lazima iwe kubwa ya gesi.
2. Mfumo wa exoplanetary una sayari mbili zinazojulikana. Njia za Sayari X katika siku 290 na njia za Sayari Y katika siku 145. Ni sayari ipi iliyo karibu na nyota yake ya mwenyeji? Ikiwa nyota ina masi sawa na Jua, ni mhimili wa nusu-kuu wa mizunguko ya Sayari X na Y ni nini?
3. Sheria ya tatu ya Kepler inasema kwamba kipindi cha orbital (katika miaka) ni sawia na mzizi wa mraba wa mchemraba wa umbali wa maana (katika AU) kutoka Jua (\(P \propto a^{1.5}\)). Kwa umbali wa maana kutoka 0.1 hadi 32 AU, hesabu na kupanga njama inayoonyesha kipindi cha Keplerian kinachotarajiwa. Kwa kila sayari katika mfumo wetu wa jua, angalia umbali wa maana kutoka Jua katika AU na kipindi cha orbital kwa miaka mingi na uongeze data hizi kwenye safu ya Keplerian ya kinadharia.
4. Tumia kina cha usafiri kwa nyota ya M kibete ambayo ni mara 0.3 radius ya Jua yenye sayari kubwa ya gesi ukubwa wa Jupiter.
5. Ikiwa kina cha usafiri wa 0.00001 kinaweza kugunduliwa na chombo cha angani cha Kepler, ni sayari ndogo zaidi ambayo inaweza kugunduliwa karibu na nyota kibete cha 0.3\(R_{\text{sun}}\) M?
6. Ni sehemu gani ya sayari kubwa ya gesi inaonekana kuwa na radii iliyochangiwa?