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Analisi di curve di eclisse di
sistemi extra-solari
Tesi di Laurea Triennale
Candidato:
Domenico Gerardi
Relatore:
Dott. A.A. Nucita
24 febbraio 2012
Problema dei due Corpi
Leggi di Keplero
1 La traiettoria percorsa da un pianeta attorno al Sole è
un’ellisse giacente in un piano con il Sole in uno dei due fuochi.
2 Il moto di un pianeta sulla sua orbita è tale che il raggio vettore
che unisce il pianeta al Sole spazza aree uguali in tempi uguali.
3 Il quadrato del periodo impiegato da un pianeta a completare
la sua orbita è proporzionale al cubo del semiasse maggiore
dell’orbita stessa.
GMP2
= 4π2
a3
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Determinazione della Massa
Binarie Visuali
Fv =
m3
2 sin3
i
(m1 + m2)2
=
4π2
GP2
(a1 sin i)3
3 of 15
Determinazione della Massa
Binarie Spettroscopiche
Fs =
m3
2 sin3
i
(m1 + m2)2
=
vx
3P
2πG
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Osservazione Sistemi Planetari
Velocità Radiali
effetti gravitazionali esercitati tra stella e pianeta
velocità orbitale inversamente proporzionale alla massa di
ciascun corpo celeste
variazione temporale della velocità radiale
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Osservazione Sistemi Planetari
Transiti
Ricostruzione grafica del pianeta Kepler-16b.
permette la stima dell’angolo d’inclinazione i
imin = cos−1 R1 + R2
a
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Sistemi Extra-Solari
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Sistemi Extra-Solari
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Simulazione Transiti
θ1 = 2 arccos
R2
1 − R2
2 + dp
2
2R1dp
θ2 = 2 arccos
R2
2 − R2
1 + dp
2
2R2dp
F = 1 −
δA
A1
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Simulazione Transiti
Limb Darkening
I(r) = 1 − γ1(1 − µ) − γ2(1 − µ)2
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Risultati Simulazioni
Eclisse prodotta dal transito di un pianeta
Pianeta Stella
Raggio 0.5R 1.0R
Massa 0.05M 2.0M
a 1.0UA
i 89.99◦
Periodo 0.7 anni
γ1 γ2
Verde 0.25 0.88
Celeste 0.55 0.88
Rosso 0.7 0.88
Blu 0.86 0.88
Eclisse prodotta dal transito di un pianeta
gioviano
Giove Sole
Raggio 0.05R 1.0R
Massa 0.001M 1.0M
a 5.2UA
i 89.99◦
Periodo 11.83 anni
γ1 γ2
Verde 0.15 0.65
Celeste 0.37 0.65
Rosso 0.52 0.65
Blu 0.58 0.65
11 of 15
Risultati Simulazioni
Transito di HAT-P-32b sulla stella HAT-P-32
HAT-P-32b HAT-P-32
Raggio 2.037RJ 1.387R
Massa 0.941MJ 1.176M
a 0.0344UA
i 88.7◦
Periodo 2.14 giorni
γ1 0.64
γ2 −0.23
Transito di Kepler-22b sulla stella Kepler-22
Kepler-22b Kepler-22
Raggio 0.21RJ 0.979R
Massa 0.11MJ 0.97M
a 0.849UA
i 89.764◦
Periodo 289.35 giorni
γ1 0.64
γ2 −0.23
12 of 15
Risultati Simulazioni
Transito di WASP-10b sulla stella WASP-10
WASP-10b WASP-10
Raggio 1.08RJ 0.71R
Massa 3.06MJ 0.783M
a 0.0371UA
i 86.8◦
Periodo 3.08 giorni
γ1 0.64
γ2 −0.23
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Transit Analysis Package
Parametri orbitali e coefficienti di limb darkening di WASP-10b con TAP
-2 -1 0 1 2
Hours from Mid Transit
0.96
0.97
0.98
0.99
1.00
RelativeFlux
Parametri Valori
Periodo 2.23 +0.76
−0.43 giorni
i 88.79 +0.74
−0.83 gradi
a/R∗ 8.7 +3.0
−1.7
Rp/R∗ 0.1566 +0.0025
−0.0018
γ1 0.329 +0.073
−0.066
γ2 0.42 +0.18
−0.21
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.
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Presentazione Analisi di Curve di Eclisse di Pianeti Extra-Solari

  • 1. Analisi di curve di eclisse di sistemi extra-solari Tesi di Laurea Triennale Candidato: Domenico Gerardi Relatore: Dott. A.A. Nucita 24 febbraio 2012
  • 2. Problema dei due Corpi Leggi di Keplero 1 La traiettoria percorsa da un pianeta attorno al Sole è un’ellisse giacente in un piano con il Sole in uno dei due fuochi. 2 Il moto di un pianeta sulla sua orbita è tale che il raggio vettore che unisce il pianeta al Sole spazza aree uguali in tempi uguali. 3 Il quadrato del periodo impiegato da un pianeta a completare la sua orbita è proporzionale al cubo del semiasse maggiore dell’orbita stessa. GMP2 = 4π2 a3 2 of 15
  • 3. Determinazione della Massa Binarie Visuali Fv = m3 2 sin3 i (m1 + m2)2 = 4π2 GP2 (a1 sin i)3 3 of 15
  • 4. Determinazione della Massa Binarie Spettroscopiche Fs = m3 2 sin3 i (m1 + m2)2 = vx 3P 2πG 4 of 15
  • 5. Osservazione Sistemi Planetari Velocità Radiali effetti gravitazionali esercitati tra stella e pianeta velocità orbitale inversamente proporzionale alla massa di ciascun corpo celeste variazione temporale della velocità radiale 5 of 15
  • 6. Osservazione Sistemi Planetari Transiti Ricostruzione grafica del pianeta Kepler-16b. permette la stima dell’angolo d’inclinazione i imin = cos−1 R1 + R2 a 6 of 15
  • 9. Simulazione Transiti θ1 = 2 arccos R2 1 − R2 2 + dp 2 2R1dp θ2 = 2 arccos R2 2 − R2 1 + dp 2 2R2dp F = 1 − δA A1 9 of 15
  • 10. Simulazione Transiti Limb Darkening I(r) = 1 − γ1(1 − µ) − γ2(1 − µ)2 10 of 15
  • 11. Risultati Simulazioni Eclisse prodotta dal transito di un pianeta Pianeta Stella Raggio 0.5R 1.0R Massa 0.05M 2.0M a 1.0UA i 89.99◦ Periodo 0.7 anni γ1 γ2 Verde 0.25 0.88 Celeste 0.55 0.88 Rosso 0.7 0.88 Blu 0.86 0.88 Eclisse prodotta dal transito di un pianeta gioviano Giove Sole Raggio 0.05R 1.0R Massa 0.001M 1.0M a 5.2UA i 89.99◦ Periodo 11.83 anni γ1 γ2 Verde 0.15 0.65 Celeste 0.37 0.65 Rosso 0.52 0.65 Blu 0.58 0.65 11 of 15
  • 12. Risultati Simulazioni Transito di HAT-P-32b sulla stella HAT-P-32 HAT-P-32b HAT-P-32 Raggio 2.037RJ 1.387R Massa 0.941MJ 1.176M a 0.0344UA i 88.7◦ Periodo 2.14 giorni γ1 0.64 γ2 −0.23 Transito di Kepler-22b sulla stella Kepler-22 Kepler-22b Kepler-22 Raggio 0.21RJ 0.979R Massa 0.11MJ 0.97M a 0.849UA i 89.764◦ Periodo 289.35 giorni γ1 0.64 γ2 −0.23 12 of 15
  • 13. Risultati Simulazioni Transito di WASP-10b sulla stella WASP-10 WASP-10b WASP-10 Raggio 1.08RJ 0.71R Massa 3.06MJ 0.783M a 0.0371UA i 86.8◦ Periodo 3.08 giorni γ1 0.64 γ2 −0.23 13 of 15
  • 14. Transit Analysis Package Parametri orbitali e coefficienti di limb darkening di WASP-10b con TAP -2 -1 0 1 2 Hours from Mid Transit 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00 RelativeFlux Parametri Valori Periodo 2.23 +0.76 −0.43 giorni i 88.79 +0.74 −0.83 gradi a/R∗ 8.7 +3.0 −1.7 Rp/R∗ 0.1566 +0.0025 −0.0018 γ1 0.329 +0.073 −0.066 γ2 0.42 +0.18 −0.21 14 of 15