Zadanie 17.1 — Astronomia · Matura 2018, poziom Rozszerzony

2 pkt

Informacja do zadania:

Pierwszą planetę obcą, pozasłoneczną, odkrył polski radioastronom Aleksander Wolszczan w 1991 r. Krąży ona wokół pulsara, a więc gwiazdy neutronowej emitującej z niezwykłą regularnością pulsy promieniowania. Gdy pulsar ma planetarnego towarzysza, regularność pulsów zostaje zaburzona. Na podstawie tych zaburzeń można bardzo dokładnie określić, jak duża jest planeta i w jakiej znajduje się odległości od gwiazdy. Problem w tym, że pulsarów jest w kosmosie mało. Nie mogą być więc „platformą" do poszukiwania planet na dużą skalę. Opracowano więc kilka innych metod, które wykorzystuje się obecnie do poszukiwania obcych światów.

Jedną z nich jest spektroskopia, która bada prędkości radialne gwiazd. Prędkość radialna mierzona jest w kierunku obserwacji, czyli wzdłuż prostej gwiazda - obserwator. Prędkość radialna gwiazdy zmienia się, gdy ma ona orbitującego towarzysza, w tym przypadku – planetę, który wpływa na nią grawitacyjnie. Gwiazda wówczas lekko oddala się od obserwatora i przybliża do niego. Gdy się oddala, to linie widmowe gwiazdy przesuwają się wtedy w kierunku większych długości fal. Odwrotnie jest w przypadku, gdy gwiazda się przybliża. Badania prędkości radialnych były dotychczas najczęściej stosowane już w obserwacjach prowadzonych z Ziemi. Kłopot z tą metodą jest taki, że im mniejszy towarzysz gwiazdy, tym mniej na nią wpływa i tym trudniej zbadać jej prędkości radialne.

Małych planet, typu ziemskiego, tym sposobem raczej się nie znajdzie. Dlatego łowcy obcych planet wykorzystują jeszcze inną metodę, zwaną tranzytem. Gdy planetarny towarzysz gwiazdy przesuwa się na tle jej tarczy, wywołuje okresowe jej pociemnienie (zabiera część jej promieniowania). Analizując jego intensywność i czas trwania, można obliczyć promień planety i okres jej obiegu. Oczywiście i ta metoda ma swoje ograniczenia. Najlepiej wykrywa się za jej pomocą duże planety, okrążające stosunkowo małe gwiazdy.

Na podstawie: Przemek Berg, Tysiące światów, „Wiedza i Życie" nr 5, 2014.

Metoda wyznaczania prędkości radialnej opisana w tekście opiera się na efekcie Dopplera. W tym przypadku jest to efekt Dopplera dla fali elektromagnetycznej, który jest analogiczny do efektu Dopplera dla fali mechanicznej, lecz opisany nieco innymi wzorami. Na podstawie tego efektu, jeżeli zna się prędkość rozchodzenia fali emitowanej z poruszającego się źródła, która to prędkość fali nie zależy od ruchu źródła, oraz zmierzy się zależne od ruchu źródła pewne wielkości, można wyznaczyć prędkość źródła w kierunku obserwacji.

Zapisz dwie wielkości, które należy znać – oprócz prędkości światła – aby wyznaczyć prędkość radialną źródła fali elektromagnetycznej. Przedstaw krótko związek tych wielkości z ruchem źródła fali względem obserwatora.

Pogotowie Matura Fizyka Twoja przepustka na studia techniczne
Polityka prywatności

© 2026 Pogotowie Matura Fizyka. Wszelkie prawa zastrzeżone.