UNIVERZITET U NIŠU PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULET DEPARTMAN ZA FIZIKU Metode detekcija vansolarnih planeta MASTER RAD Kandidat: Mentor: Kristina Stanković Prof. dr Dragan Gajić Broj indeksa: 18 Niš, septembar 2019. Zahvaljujem se svom mentoru prof. dr Draganu Gajiću na predloženoj temim, nesebičnoj stručnoj pomoći i korisnim savetima prilikom izrade ovog master rada. Zahvaljujem se Jaroslavu Grnji i Janku Mraviku iz Astronomskog društva „Univerzum“ za ustupanje svog posmatračkog materijala. Veliku zahvalnost dugujem svom suprugu Čedomiru, kao i ostaloj porodici na strpljenju, podršci i razumevanju. Kristina Stanković, septembar 2019. Прилог 5/1 ПРИРОДНO - MАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ НИШ КЉУЧНА ДОКУМЕНТАЦИЈСКА ИНФОРМАЦИЈА Редни број, РБР: Идентификациони број, ИБР: Тип документације, ТД: монографска Тип записа, ТЗ: текстуални / графички Врста рада, ВР: мастер рад Аутор, АУ: Кристина Станковић Ментор, МН: Драган Гајић Наслов рада, НР: МЕТОДЕ ДЕТЕКЦИЈА ВАНСОЛАРНИХ ПЛАНЕТА Језик публикације, ЈП: српски Језик извода, ЈИ: енглески Земља публиковања, ЗП: Р. Србија Уже географско подручје, УГП: Р. Србија Година, ГО: 2019. Издавач, ИЗ: ауторски репринт Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33. Физички опис рада, ФО: 9 поглавља, 2 прилога, 66 страна, 27 слика и графичких (поглавља/страна/ цитата/табела/слика/графика/прилога) приказа Научна област, НО: физика Научна дисциплина, НД: астрофизика Предметна одредница/Кључне речи, ПО: вансоларне планете, методе детекција УДК 52.126:524 Чува се, ЧУ: библиотека Важна напомена, ВН: Посматрачки материјал је снимљен на опсерваторији Астрономског друштва «Универзум» у Бачкој Паланци Извод, ИЗ: Последњих година расте интересовање за истраживањем постојећих и откривањем нових вансоларних планета. У овом раду дат је преглед шест метода детекција вансоларних планета које се тренутно користе: астрометријска метода, метода радијалних брзина, метода гравитационих микросочива, мерење периода пулсара, директно снимање и метода транзита. Анализирани су посматрачки подаци добијени применом фотометријске методе транзита познатих вансоларне планете TrES-1b и TrES-3b и представљене су њихове криве сјаја. Датум прихватања теме, ДП: 28.09.2017. Датум одбране, ДО: Чланови комисије, КО: Председник: Члан: Mентор: проф. др Драган Гајић Образац Q4.09.13 - Издање 1 Прилог 5/2 ПРИРОДНО - МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ НИШ KEY WORDS DOCUMENTATION Accession number, ANO: Identification number, INO: Document type, DT: monograph Type of record, TR: textual / graphic Contents code, CC: master thesis Author, AU: Kristina Stanković Mentor, MN: Dragan Gajić Title, TI: THE METHODS FOR DETECTING EXTRASOLAR PLANETS Language of text, LT: Serbian Language of abstract, LA: English Country of publication, CP: Republic of Serbia Locality of publication, LP: Serbia Publication year, PY: 2019 Publisher, PB: author’s reprint Publication place, PP: Niš, Višegradska 33. Physical description, PD: 9 chapters / 66 pages / 2 appendixes / 27 pictures and graphic (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes) representations Scientific field, SF: physics Scientific discipline, SD: astrophysics Subject/Key words, S/KW: extrasolar planets ; methods for detecting UC 52.126:524 Holding data, HD: library Note, N: Observations were made at the observatory of the Astronomical Society “Universe” from Backa Palanka, Serbia. Abstract, AB: In recent years, there has been a growing interest in exploring existing and discovering new extrasolar planets, both professional and amateur astronomers. This paper reviews six extrasolar planet detection methods currently in use: astrometric method, radial velocity method, gravitational microwave method, pulsar period measurement, direct imaging and transit method. The observed data obtained by the photometric transit method of the known extrasolar planets TrES-1b and TrES-3b were analyzed and their light curves are presented. Accepted by the Scientific Board on, ASB: 28.09.2017. Defended on, DE: Defended Board, DB: President: Member: Mentor: prof. dr Dragan Gajić Образац Q4.09.13 - Издање 1 SADRŽAJ 1. UVOD ............................................................................................................................ 3 2. MLEČNI PUT, ZVEZDE, PLANETE ....................................................................... 6 2.1.Mlečni put .................................................................................................................. 6 2.2.Nastanak zvezda ........................................................................................................ 6 2.3.Formiranje planeta i Sunčev sistem ........................................................................... 9 2.4.Definicija planeta .................................................................................................... 10 2.5.Nastanjive zone ....................................................................................................... 11 3. VANSOLARNE PLANETE I SISTEMI ................................................................. 14 4. METODE DETEKCIJE VANSOLARNIH PLANETA ........................................ 18 4.1.Astrometrijska metoda ............................................................................................ 19 4.2.Metoda radijalnih brzina ......................................................................................... 20 4.3.Metoda gravitacionih mikrosočiva .......................................................................... 22 4.4.Merenje perioda pulsara .......................................................................................... 26 4.5.Direktno snimanje ................................................................................................... 27 5. METODA TRANZITA ............................................................................................. 30 5.1.Kriva sjaja tranzita vansolarnih planeta .................................................................. 30 5.1.1. Opservable ...................................................................................................... 31 6. FOTOMETRIJSKA METODA TRANZITA ......................................................... 36 6.1.Diferencijalna fotometrija ....................................................................................... 36 6.2.CCD fotometrija ...................................................................................................... 37 6.2.1. Kvantna efikasnost ......................................................................................... 38 6.2.2. Broj fotona ...................................................................................................... 38 6.2.3. Fotometrijsko snimanje .................................................................................. 38 6.3.Greška merenja i njeno otklanjanje ......................................................................... 39 6.4.Kvantni šum ............................................................................................................ 40 6.5.Julijanski dan i modifikovani julijanski dan ............................................................ 41 6.6.Heliocentrični julijanski dan ................................................................................... 42 7. SNIMANJE TRANZITA VANSOLARNIH PLANETA TrES-1b I TrES-3b ..... 43 7.1.TrES-1b ................................................................................................................... 43 7.2.TrES-3b ................................................................................................................... 44 1 7.3.Metoda posmatranja ................................................................................................ 44 7.3.1. Instrumenti ...................................................................................................... 44 7.4.Redukcija i analiza posmatračkog materijala .......................................................... 45 7.4.1. FotoDif 3.109 ................................................................................................. 46 8. REZULTATI POSMATRANJA .............................................................................. 50 9. ZAKLJUČAK ............................................................................................................ 53 PRILOG I ........................................................................................................................ 55 1. Spektralna klasifikacija zvezda ................................................................................. 55 2. Spektralne klase zvezda ............................................................................................ 55 3. Klase emisivnosti zvezda .......................................................................................... 56 4. Hercšprung-Raselov (H-R) dijagram ........................................................................ 56 PRILOG II ...................................................................................................................... 58 1. Osnovni elementi putanje planeta ............................................................................. 58 2. Prava, ekscentrična i srednja anomalija ................................................................... 59 3. Eliptični elementi kretanja planeta ............................................................................ 60 4. Keplerovi zakoni ....................................................................................................... 61 LITERATURA ..............................................................................................................