НОА 2025, I кръг (общински), 11–12 клас — Задача 1

А) За първи път съществуването на екзопланети е потвърдено през 1992 г. Става дума за три екзопланети, движещи се в орбити около пулсара PSR B1257+12. Две от тях са открити през 1992 г., а третата през 1994 г. Методът, по който е установено съществуването на планетите на английски език, се нарича pulsar timing. Той се основава на това, че поради движението на пулсара около общия център на масите с планетната система, наблюдаваният период на неговия пулсиращ сигнал се променя периодично с времето. Откритието е направено чрез наблюдения в радиодиапазона.

Първата екзопланета, която се движи в орбита около подобна на Слънцето звезда, е открита през 1995 г. Звездата е 51 Pegasi и е от спектрален клас G2. Това е първата открита екзопланета около звезда от Главната последователност.

Действително, първото откритие на екзопланета е направено през 1988 г. Звездата, около която тази планета обикаля, се казва Ерай и е Гама от съзвездието Цефей. Съществуването на тази планета е потвърдено чак през 2003 г.

Б) Първите открити екзопланети почти изцяло принадлежат към клас „горещи Юпитери“. Те са класифицирани по този начин, защото радиусите на техните орбити са много малки (по-малки от 1 au) и имат огромни размери и маси (сравними и по-големи от размерите на Юпитер). Техните орбитални периоди обикновено са от няколко до няколко десетки денонощия.

Това е било така, защото планети с такива орбитални и физически характеристики предизвикват най-силни наблюдателни ефекти върху звездите, около които обикалят. Колкото по-голям е радиусът на една планета в сравнение с радиуса на звездата, около която обикаля, толкова по-голяма промяна в блясъка предизвиква тя, преминавайки пред диска на звездата. Също така, колкото по-близо до звездата се намира екзопланетата, с толкова по-голяма скорост тази звезда се движи около общия център на масите.

В) Метод на пасажите:
Този метод се основава на промяната в блясъка на звездата, предизвикана от преминаването на планета пред диска ѝ. Като се използва относителната промяна в този блясък, може да се изчисли колко пъти радиусът на звездата е по-голям от радиуса на планетата. До момента най-голям брой екзопланети са открити именно по този метод. Недостатък на метода е, че лъчът на зрение от наблюдателя трябва да бъде почти точно в равнината, в която лежи орбитата на планетата около звездата.

[Фигура 1]

Метод на лъчевите скорости:
При този метод се използва фактът, че поради гравитационно въздействие от страна на планетата, звездата се движи около общия център на масите на системата. Затова, лъчевата скорост на звездата се променя с течение на времето. Лъчевата скорост може да бъде определена чрез наблюдения на спектралните линии в спектъра на звездата и като се измерва тяхното отместване, дължащо се на ефекта на Доплер. По този метод е открита екзопланетата около звездата 51 Pegasi.

[Фигура 2]

Директно заснемане:
При този метод се получава директно изображение на наблюдаваната екзопланета. Поради малките размери на планетите и много ниската им яркост, в сравнение с тази на звездите, около които те обикалят, по този метод е открита съвсем малка част от всички екзопланети, които са известни до момента. Първото пряко изображение на екзопланета е получено през 2005 г. с телескопите в обсерваторията VLT.

В решенията на учениците могат да бъдат описани и други методи, например метод на гравитационните микролещи, изменение на наблюдавания период на пулсар и така нататък. Ако са правилно обяснени, следва да се присъди съответният брой точки.

Критерии за оценяване (общо 10 т.):
А) За правилен и пълен отговор на въпроса за първата открита екзопланета – 1 т. За правилен и пълен отговор за първата екзопланета около подобна на Слънцето звезда – 1 т.
Б) За назоваване на особеностите в характеристиките на първите открити екзопланети – 1,5 т. За обяснение защо са откривани най-вече такива екзопланети – 2 т.
В) За правилно назовани и добре описани методи – 4,5 т. (3 × 1,5 т.)