Каталог / ТРОЙНОЙ ТРАНЗИТ TRAPPIST
542 задач
ВСОШ Заключительный 2023 9–11 класс блиц #небесная механика#фотометрия и звёздные величины ID 1897

№ 9.5 / 10.5 / 11.5ТРОЙНОЙ ТРАНЗИТ TRAPPIST

М.И. Волобуева, независимая идея – В.Б. Игнатьев

Условие (9). На рисунке представлена кривая блеска звезды – холодного красного карлика TRAPPIST-1 радиусом 0.1 радиуса Солнца при прохождении по её диску трёх планет 11 декабря 2015 года. Для определённости обозначим планеты в порядке окончания их транзита (транзит планеты A закончился первым, планеты C – последним). Известно, что орбиты планет круговые и лежат на луче зрения, а две из трех планет имеют одинаковый размер.

Условие (10-11). На рисунке представлена кривая блеска звезды спектрального класса M8V TRAPPIST-1 при прохождении по её диску трёх планет 11 декабря 2015 года. Для определённости обозначим планеты в порядке окончания их транзита (транзит планеты A закончился первым, планеты C – последним). Известно, что орбиты планет круговые и лежат на луче зрения, а две из трех планет имеют одинаковый размер.

    1. Расставьте в первых трех клетках на листе ответов три планеты в порядке возрастания их радиусов орбит – от меньшего к большему.
    1. Поставьте в четвертую клетку букву, соответствующую планете, чей размер отличается от двух других;
    1. Поставьте в пятую клетку символ «А», если планеты схожи по своим размерам с крупнейшими планетами-гигантами Солнечной системы. В противном случае поставьте туда символ «B».

Решение

Мы видим, что планеты A, B и С сходили с диска звезды последовательно. Проблема заключается в том, что планета A начала сходить еще в тот момент, когда на диск заступала другая планета. Это могла быть планета B или C. Другая из этих планет (соответственно, C или B) заходила на диск звезды вместе с планетой А. Мы видим, что первоначальное уменьшение яркости звезды идет без характерных плато, что позволяет судить о практически одновременном входе двух планет (но без перекрытия их дисков друг с другом, что также было бы заметно).

Нам надо разобраться, какая из двух планет – B или С – вступила на диск звезды раньше, вместе с планетой А. Для этого попробуем оценить видимые площади дисков планет (по отношению к диску звезды). Это можно сделать по фотометрическим данным на выходе планет: для С видимая площадь есть примерно 0.006 от видимой площади звезды, для планеты B – 0.008 от видимой площади звезды. Для планеты A эту величину сразу определить не удается, так как ее выход совпал со входом на диск другой планеты.

Однако мы можем определить суммарную видимую площадь двух планет, вступивших вместе на диск звезды, она равна 0.016 от видимой площади звезды. Одна из этих планет – A. Если бы второй планетой была C – то видимые площади трех планет составили бы 0.010, 0.008 и 0.006 от видимой площади звезды. Это противоречит условию задачи, в котором сказано, что размер двух планет одинаков. Следовательно, первыми на диск вступили одинаковые по размеру планеты A и B, закрыв по 0.008 поверхности звезды. Планета С чуть меньше, и мы можем сразу поставить букву C в четвертую клетку на листе ответов.

Теперь мы знаем моменты входа и схождения на диск звезды всех трех планет и можем определить длительность прохождения каждой. Мы получаем 33 минуты для планеты A, 65 минут для планеты B и 60 минут для планеты C. Чем дальше планета от звезды – тем дольше она будет находиться на диске при центральном прохождении. Фактор разных размеров планет здесь не играет существенной роли. Действительно, радиус планеты C есть 0.08 от

радиуса звезды, радиус планеты B – 0.09 от радиуса звезды. В ходе прохождения вместе с частными фазами планеты В и C проходят путь в 1.09 и 1.08 от диаметра звезды соответственно. Разница в 1% не компенсирует почти 10% разницы времени прохождения. Итак, в первые три клетки нужно вписать буквы A, C, B.

Наконец, отметим, что красные карлики – холодные звезды малого размера, их радиусы существенно меньше солнечных. Поэтому планеты, имеющие радиус меньше 0.1 радиуса звезды больше похожи по размерам на Землю, чем на Юпитер или Сатурн. В последнюю клетку нужно поставить букву B.

Ответ

A, C, B, C, B. Планеты A, B и С – это ТRAPPIST-1c, 1f и 1e соответственно. Исходная публикация со схемой транзита: https://www.eso.org/public/images/eso1706g/

Алгоритм оценивания. Ответы в первых трех клетках оцениваются, исходя из количества правильных пар в последовательности, аналогично предыдущим задачам. В данном случае максимальное количество правильных пар составляет 3, и оценка за эту часть задания определяется следующим образом:

N Баллы N Баллы
0 1* 2 2
1 1 3 3

Правило выставления компенсационного балла (*) аналогично предыдущим заданиям, он ставится только в том случае, если все три буквы написаны в обратной последовательности (B-C-A). Аналогичны и правила оценивания пропущенных и повторенных ответов в первых трех клетках.

1 балл ставится за правильный ответ (C) в четвертой клетке, 1 балл – за правильный ответ (B) в пятой клетке. Оценка за полностью правильный ответ – 5 баллов.

решение ответ
Предложить правку