Tutorial wideo

DO GÓRY

Klasyfikowanie krzywych blasku

Będziesz oglądał wykresy zmian jasności gwiazd o niespotykanym dotąd poziomie dokładności. Przeglądając je, z pewnością zauważysz powtarzające się schematy. W wielu przypadkach dane mają postać względnie płaskiego pasa punktów - widać to na zdjęciu 1. Większość tych rozproszonych punktów to nieuniknione szumy, które pojawiają się w każdych pomiarach. Inne krzywe blasku, jak te pokazane na zdjęciu 2, ulegają zmianom w czasie. Uważamy, że większość tych zmian (na osi czasu, w odstępach od godzin do dni) powodowana jest przez plamy gwiezdne lub pulsacje. Sortowanie podobnych krzywych blasku w grupy przez użytkowników Planet Hunters stanowi część tego ważnego projektu badawczego.

Zdjęcie 1. Nawet precyzyjne pomiary nie są idealne i powtarzalne i powodują pewien poziom rozproszenia danych. Te krzywe blasku nie mają widocznego schematu, tylko biały szum, więc najlepiej skategoryzować je jako "stałe".

Zdjęcie 2. Te krzywe blasku należałoby skategoryzować jako "zmienne". Po wybraniu tej opcji należy określić, czy wykres jest pulsujący z jednym cyklem (jak ten u góry po lewej), regularny (jak ten u góry po prawej), czy nieregularny (jak te na dole).

Algorytmy komputerowe mają problem z klasyfikowaniem wykresów zmiennych, dlatego naukowy wkład uczestników w tym zakresie jest szczególnie istotny. Aby zrozumieć mechanizmy odpowiadające za powstawanie poszczególnych rodzajów zmiennych krzywych blasku oraz potwierdzić przypadki tranzytów, przeprowadzimy dalsze obserwacje teleskopowe.

Zaznaczanie tranzytów

Najważniejszym zadaniem jest wyszukiwanie tranzytów planet, które na wykresach mają postać dość gwałtownych spadków jasności (zdjęcie 3). Tranzyt może występować zarówno w stałej, jak i zmiennej krzywej blasku. Programom komputerowym trudniej jest rozpoznać je na zmiennych krzywych blasku, dlatego tutaj szczególnie liczymy na pomoc użytkowników Planet Hunters.

Zdjęcie 3. Po sklasyfikowaniu krzywej blasku jako stałej lub zmiennej, zostaniesz zapytany, czy widzisz na wykresie możliwe tranzyty. Jeśli dostrzegasz spadki jasności, wybierz odpowiedź "tak" i kliknij ikonkę, by zaznaczyć miejsce tranzytu ramką.

Rozmiar planety ma odzwierciedlenie w głębokości tranzytów. W przypadku planet wielkości Ziemi spadki jasności będą ukryte w szumach wykresu. Tranzyty widoczne na zdjęciu 3 sugerują, że wielkość planet kilkukrotnie przekracza długość promienia Ziemi.

Czas, w jakim planeta dokonuje pełnego okrążenia wokół gwiazdy, nazywany jest okresem orbitalnym. W naszym przypadku czas ten można określić, sprawdzając, ile dni upływa od jednego tranzytu do drugiego. Widać to doskonale na przykładzie zdjęcia 3. Wykrycie planet o dłuższych okresach orbitalnych będzie trudniejsze, zarówno dla ludzi, jak i dla komputerów, ponieważ do tranzytów nie będzie dochodzić w każdej 30-dniowej sekcji wykresu krzywej blasku. Pamiętaj: to, że nie dostrzegasz tranzytu w pierwszej części danych, nie oznacza, ze nie będzie go w kolejnej części!

Duże planety o krótkich okresach orbitalnych są najłatwiejsze do wykrycia. Najtrudniej wykryć małe planety o długich okresach orbitalnych. Wymaga to dużo cierpliwości i uwagi, jednak to właśnie te planety stanowią prawdziwe perełki wśród danych Keplera!

PRzykłady tranzytów

Tutaj przedstawiamy kilka przykładów tranzytów opisanych przez nasz zespół. Stanowią one dobre prototypy, jednak pamiętaj, że nie wszystkie tranzyty są tak oczywiste i nie zawsze wyglądają tak jak na naszych przykładach. Nie przejmuj się, jeśli nie jesteś pewien, czy to, co zaznaczyłeś, rzeczywiście jest tranzytem. Jeśli widzisz coś, co według Ciebie wygląda na tranzyt, koniecznie daj nam znać! Każdy wykres oglądany jest przez wiele osób, więc zdaj się na intuicję - możliwe, że inni się z Tobą zgodzą i również dokonają zaznaczenia.

Tranzyty symulowane

Jeśli sklasyfikowałeś wiele krzywych blasku, najprawdopodobniej natrafiłeś na tranzyty symulowane. Zespół Planet Hunters umieszcza na prawdziwych wykresach tranzyty planet o różnych promieniach i okresach orbitalnych. Nie przejmuj się, jeśli niektóre z nich mogą wydawać się zbyt oczywiste - to normalne, ponieważ duże planety o krótkich okresach orbitalnych krążące wokół małych planet powinny dawać czytelny sygnał. Możesz także natknąć się na symulacje bardzo trudne, a czasem wręcz niemożliwe do wykrycia, jednak nie martw się, wyszukiwanie małych planet nie jest łatwym zadaniem. Zarówno łatwe, jak i prawie niemożliwe do wykrycia tranzyty pełnią bardzo ważną rolę: pokazują skuteczność projektu w wykrywaniu różnych typów planet. Po sklasyfikowaniu przez Ciebie danej gwiazdy tranzyty symulowane zostaną zaznaczone na czerwono. Pojawi się także informacja na temat długości promienia i okresu symulowanej planety. Więcej informacji na temat tego, co robimy z danymi uzyskanymi dzięki tranzytom symulowanym, znajdziesz tutaj.

DO GÓRY

Czego możesz się spodziewać

Gwiazdy podwójne zaćmieniowe

Natrafiłeś na wykresach na dziwne siateczkowate kształty? Albo ogromne tranzyty z mniejszymi tranzytami pojawiającymi się w połowie odległości między nimi? Jeśli tak, to możliwe, że są to gwiazdy podwójne zaćmieniowe. Ten temat został dokładniej omówiony przez Debrę Fischer na naszym blogu - tutaj i tutaj.

Gwiazdy podwójne zaćmieniowe, jak można domyślić się po nazwie, to dwie gwiazdy orbitujące wokół siebie. Widziane z Ziemi często wyglądają jak pojedynczy punkt, jednak w powiększeniu widać, że to dwie osobne gwiazdy. Co ciekawe, mogą one krążyć wokół siebie nawzajem tak samo jak planety, co widoczne jest w postaci tranzytów na wykresach krzywych blasku. Tranzyty gwiazd podwójnych zaćmieniowych mają pewne określone cechy, które doskonale obrazuje poniższe zdjęcie:

Widzimy tutaj charakterystyczne duże spadki oraz mniejsze spadki, znajdujące się w połowie odległości pomiędzy nimi. Do większych spadków dochodzi, kiedy mniejsza gwiazda (o mniejszej jasności) przesuwa się na tle większej, blokując obszar odpowiadający jej wielkości. Z kolei mniejszy spadek ma miejsce, kiedy mniejsza gwiazda zostaje przysłonięta przez większą gwiazdę. Inną charakterystyczną cechą tranzytu gwiazd podwójnych zaćmieniowych jest jego wyjątkowo duża głębokość. Krzywa blasku wykazuje w takim wypadku niemal 12-procentowy spadek jasności podczas tranzytu większej gwiazdy, co jest możliwe tylko w przypadku gwiazd krążących wokół innych gwiazd. Większość tranzytów planet pozasłonecznych wykazuje mniej niż 1-prcentowy spadek jasności. W układzie gwiazd podwójnych zaćmieniowych mogą również występować gwiazdy zmienne. Wtedy krzywa blasku wygląda następująco:

Tutaj również widzimy większe tranzyty i mniejsze tranzyty między nimi. Poniżej prezentujemy zbliżenie trzech pierwszych tranzytów z tego wykresu:

Jeśli natrafisz na krzywą blasku z widocznymi tranzytami, nie musisz się zastanawiać, czy masz do czynienia z planeta pozasłoneczną, czy gwiazdą krążącą wokół innej gwiazdy. To zostaw nam. Ty po prostu zaznacz wszystko, co Twoim zdaniem wygląda na tranzyt. Może się zdarzyć, że jedna krzywa blasku będzie zawierać zarówno tranzyty planet, jak i gwiazd.

Systemy wieloplanetarne

Jako że nasz układ słoneczny składa się z ośmiu planet, nikogo nie powinno dziwić, że wśród danych z teleskopu Kepler znajdują się inne gwiazdy, wokół których krąży wiele planet. Ich wykresy - jak nietrudno się domyślić - wykazują kilka różnych schematów tranzytów.

Powyższy wykres to wykres gwiazdy Kepler-9 z potwierdzonymi trzema planetami: Kepler-9b, Kepler-9c i Kepler-9d. Dwa z tych tranzytów są na tyle głębokie, że można je zauważyć już na tym poziomie powiększenia (trzeci jest o wiele mniejszy i posiada bardzo krótki okres orbitalny). Widać, że obiektów krążących wokół gwiazdy musi być kilka, ponieważ odległości między poszczególnymi tranzytami nie są regularne, co spowodowane jest nakładaniem się na siebie dwóch różnych okresów. Planeta krążąca wokół gwiazdy zaćmieniowej wyglądałaby podobnie, wykazując zarówno małe, jak i duże tranzyty gwiazd oraz tranzyty powodowane przez planetę. Jeśli natkniesz się na krzywą blasku, która wygląda na układ wieloplanetarny, zaznacz tranzyty tak jak zwykle. Koniecznie poinformuj nas jednak o swoich podejrzeniach na stronach Talk, bo bardzo zależy nam na zbadaniu takich systemów!

Gwiezdne rozbłyski

Kolejną anomalią, jaką możesz napotkać podczas przeglądania wykresów krzywych blasku, są nagłe, duże wzrosty jasności. Nie są to jednak tranzyty. Wzrosty te spowodowane są często przez rozbłyski, czyli wybuchy na powierzchni gwiazdy. Rozbłysk na wykresie można poznać po nagłym, dramatycznym wzroście jasności, po którym następuje równie szybki spadek.

Mimo że rozbłyski nie mają związku z tranzytami i nie stanowią głównego przedmiotu zainteresowań Planet Hunters, możesz śmiało je komentować, korzystając z interfejsu Talk i stron przeznaczonych do dyskusji.

Luki w wykresach krzywych blasku

Może się zdarzyć, że w niektórych sekcjach krzywych blasku pojawią się luki. Luki te nie są spowodowane tranzytami planet, ale wynikają z przerw w prowadzeniu obserwacji przez teleskop Kepler, do których dochodzi, kiedy teleskop funkcjonuje w trybie bezpiecznym lub przesyła dane na Ziemię.

Single low points/Few scattered low

There should typically be more than 2 points comprising the transit. If you see one or two extreme low points scattered, these are likely not transits. They typically are spurious data points and should be ignored.

Here there are individual deviant points in the light curve, but there are no transits.
Here there are individual deviant points in the light curve, but there are no transits. DO GÓRY

Gwiazdy zmienne

Masz problem z określeniem rodzajów zmiennych krzywych blasku? Zaraz rozwiejemy Twoje wątpliwości. Poniżej przedstawiamy przykłady wykresów wraz z ich klasyfikacją dokonaną przez zespół.

Nieregularne

Pulsujące

Regularne

Stałe

DO GÓRY