astrobiologia. exoplanetas azevedolab · exoplanetas prof. dr. walter f. de azevedo jr....
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Astrobiologia.Exoplanetas
Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr.
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Tarefas
1) Calcule temperatura efetiva (Te) para os outros planetas do sistema solar, considerando
os dados abaixo.
Planeta Albedo Irradiação solar (W/m2) Te(oC )
Mercúrio 0,06 6272
Vênus 0,71 2576
Marte 0,17 492
Júpiter 0,73 45,9
Saturno 0,76 13,4
Urano 0,93 3,39
Netuno 0,84 1,47
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𝑇𝑒 =4 𝐾𝑠 1 − 𝑎𝑙𝑏𝑒𝑑𝑜
4𝜎=
4 6272 1 − 0,06
4.5,670373 . 10−8
𝑇𝑒 = 401,53𝐾
𝑇𝑒 = 401,53 -273,15 = 128,38o C
Cálculo da Temperatura Efetiva (Te)
Mercúrio
Dados:
Albedo = 0,06
KS = 6272 W m-2
= 5,670373 x 10-8 W m-2 K-4
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𝑇𝑒 =4 𝐾𝑠 1 − 𝑎𝑙𝑏𝑒𝑑𝑜
4𝜎=
4 2576 1 − 0,71
4.5,670373 . 10−8
𝑇𝑒 = 239,56𝐾
𝑇𝑒 = 239,56-273,15 = -33,59o C
Cálculo da Temperatura Efetiva (Te)
Vênus
Dados:
Albedo = 0,71
KS = 2576 W m-2
= 5,670373 x 10-8 W m-2 K-4
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𝑇𝑒 =4 𝐾𝑠 1 − 𝑎𝑙𝑏𝑒𝑑𝑜
4𝜎=
4 492 1 − 0,17
4.5,670373 . 10−8
𝑇𝑒 = 205,99𝐾
𝑇𝑒 = 205,99-273,15 = -67,16o C
Cálculo da Temperatura Efetiva (Te)
Marte
Dados:
Albedo = 0,17
KS = 492 W m-2
= 5,670373 x 10-8 W m-2 K-4
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𝑇𝑒 =4 𝐾𝑠 1 − 𝑎𝑙𝑏𝑒𝑑𝑜
4𝜎=
4 45,9 1 − 0,73
4.5,670373 . 10−8
𝑇𝑒 = 85,98𝐾
𝑇𝑒 = 85,98-273,15 = -187,17o C
Cálculo da Temperatura Efetiva (Te)
Júpiter
Dados:
Albedo = 0,73
KS = 45,9 W m-2
= 5,670373 x 10-8 W m-2 K-4
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𝑇𝑒 =4 𝐾𝑠 1 − 𝑎𝑙𝑏𝑒𝑑𝑜
4𝜎=
4 13,4 1 − 0,76
4.5,670373 . 10−8
𝑇𝑒 = 61,36𝐾
𝑇𝑒 = 61,36-273,15 = -211,79o C
Cálculo da Temperatura Efetiva (Te)
Saturno
Dados:
Albedo = 0,76
KS = 13,4 W m-2
= 5,670373 x 10-8 W m-2 K-4
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𝑇𝑒 =4 𝐾𝑠 1 − 𝑎𝑙𝑏𝑒𝑑𝑜
4𝜎=
4 3,39 1 − 0,93
4.5,670373 . 10−8
𝑇𝑒 = 31,98𝐾
𝑇𝑒 = 31,98-273,15 = -241,17o C
Cálculo da Temperatura Efetiva (Te)
Urano
Dados:
Albedo = 0,93
KS = 3,39 W m-2
= 5,670373 x 10-8 W m-2 K-4
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𝑇𝑒 =4 𝐾𝑠 1 − 𝑎𝑙𝑏𝑒𝑑𝑜
4𝜎=
4 1,47 1 − 0, 84
4.5,670373 . 10−8
𝑇𝑒 = 31,91𝐾
𝑇𝑒 = 31,91-273,15 = -241,24o C
Cálculo da Temperatura Efetiva (Te)
Netuno
Dados:
Albedo = 0,84
KS = 1,47 W m-2
= 5,670373 x 10-8 W m-2 K-4
azevedolab.net
Tarefas
1) Calcule temperatura efetiva (Te) para os outros planetas do sistema solar, considerando
os dados abaixo.
Planeta Albedo Irradiação solar (W/m2) Te(oC )
Mercúrio 0,06 6272 128,38
Vênus 0,71 2576 -33,59
Marte 0,17 492 -67,16
Júpiter 0,73 45,9 -187,17
Saturno 0,76 13,4 -211,79
Urano 0,93 3,39 -241,17
Netuno 0,84 1,47 -241,24
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Tarefas
2) Comparando-se as temperaturas efetivas com as temperaturas
médias de cada planeta, qual planeta apresenta maior diferença
percentual? Considere no denominador a temperatura média.
Explique a principal razão para a diferença.
Planeta Albedo Irradiação solar (W/m2) Te ( o C) Tmédia ( o C)
Mercúrio 0,06 6272 128,38 427
Vênus 0,71 2576 -33,59 480
Terra 0,31 1361 -19,49 14
Marte 0,17 492 -67,16 -63
Júpiter 0,73 45,9 -187,17 -130
Saturno 0,76 13,4 -211,79 -130
Urano 0,93 3,39 -241,17 -200
Netuno 0,84 1,47 -241,24 -200
azevedolab.net Cálculo da Diferença Percentual na Temperatura (D%)
Mercúrio
Vênus
Terra
Marte
𝐷% =𝑇𝑒 − 𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎. 100 =
128,38 − 427
427. 100 = 69,9%
𝐷% =𝑇𝑒 − 𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎. 100 =
−33,59 − 480
480. 100 = 106,99%
𝐷% =𝑇𝑒 − 𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎. 100 =
−19,49 − 14
14. 100 = 239,21%
𝐷% =𝑇𝑒 − 𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎. 100 =
−67,16 − (−63)
−63. 100 = 6,60%
azevedolab.net Cálculo da Diferença Percentual na Temperatura (D%)
Júpiter
Saturno
Urano
Netuno
𝐷% =𝑇𝑒 − 𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎. 100 =
−187,17 − (−130)
−130. 100 = 43,98%
𝐷% =𝑇𝑒 − 𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎. 100 =
−211,79− (−130)
−130. 100 = 62,92%
𝐷% =𝑇𝑒 − 𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎. 100 =
−241,17− (−200)
−200. 100 = 20,59%
𝐷% =𝑇𝑒 − 𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎
𝑇𝑚é𝑑𝑖𝑎. 100 =
−241,24 − (−200)
−200. 100 = 20,62%
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Tarefas
2) Comparando-se as temperaturas efetivas com as temperaturas
médias de cada planeta, qual planeta apresenta maior diferença
percentual? Considere no denominador a temperatura média.
Explique a principal razão para a diferença.
Resposta:
O planeta que apresenta maior diferença percentual considerando-
se a temperatura média no denominador é a Terra. A razão para
diferença reside no efeito estufa observado na Terra. Veja que a
menor diferença percentual é para Marte, devida a baixa densidade
dos gases da sua atmosfera. Se considerarmos no denominador a
temperatura efetiva, os resultados mudam. Calcule a diferença
percentual considerando-se a temperatura efetiva no denominador.
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Tarefas
3) Selecione um dos artigos para o seminário.
Artigo 01: Chatterjee S. A symbiotic view of the origin of life at hydrothermal impact
crater-lakes. Phys Chem Chem Phys. 2016;18(30):20033-20046.
Artigo 02: Chatterjee S, Yadav S. The Origin of Prebiotic Information System in the
Peptide/RNA World: A Simulation Model of the Evolution of Translation and the Genetic
Code. Life (Basel). 2019; 9(1). pii: E25.
Artigo 03: Koonin EV, Novozhilov AS. Origin and Evolution of the Universal Genetic
Code. Annu Rev Genet. 2017; 51:45-62.
Artigo 04: Koonin EV. Frozen Accident Pushing 50: Stereochemistry, Expansion, and
Chance in the Evolution of the Genetic Code. Life (Basel). 2017;7(2). pii: E22.
Artigo 05: Lanier KA, Williams LD. The Origin of Life: Models and Data. J Mol Evol. 2017;
84(2-3):85-92.
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Fonte: <https://www.scienceabc.com/nature/universe/how-do-you-measure-the-distance-to-a-star.html>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Cálculo da Distância de Estrelas Próximas
Junho
Dezembro Estrela
Próxima
Estrelas Distantes
r
d
azevedolab.net
Fonte: <https://www.ast.cam.ac.uk/~mjp/astroparallax.html>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Cálculo da Distância de Estrelas Próximas
Esta estrela move-se 1 segundo de arco entre as fotos
azevedolab.net
Fonte: <https://www.ast.cam.ac.uk/~mjp/astroparallax.html>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
tan 𝜃 =𝑟
𝑑→ 𝑑 =
𝑟
tan 𝜃→ 𝑑 ≅
𝑟
𝜃
d
r
Cálculo da Distância de Estrelas Próximas
𝑑 =𝑟
tan𝜃
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𝑑 =𝑟
tan𝜃=
1,5. 1011𝑚
tan 2,7777. 10−4= 3,09. 1016𝑚 = 1 𝑝𝑎𝑟𝑠𝑒𝑐 = 3,26 𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑙𝑢𝑧
Cálculo da Distância de Estrelas PróximasExemplo: Calcule a distância de uma estrela que se move 1 segundo de arco.
Passo 1. Determine o ângulo em graus
1 segundo de arco é 1/3600 graus, = 2,7777.10-4 o
Passo 2. Calcule a distância
azevedolab.net
Fonte: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-do-astronomers-actually-find-exoplanets-180950105/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte da imagem: <https://space.fm/astronomy/images/diagrams/doppler_large.jpg>
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Efeito Doppler
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Efeito Doppler
Fonte da imagem: <https://cseligman.com/text/stars/radialvelocity.htm>
Acesso em 27 de setembro de 2019.
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∆𝜆 = 𝜆0𝑣
𝑐
Variação do Comprimento de Onda
Comprimento de Onda no Repouso
Velocidade Radial
Velocidade da Luz
Fonte da equação: <http://spiff.rit.edu/classes/phys240/lectures/expand/expand.html>
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Efeito Doppler
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𝑣 = 𝑐∆𝜆
𝜆0
Variação do Comprimento de Onda
Comprimento de Onda no Repouso
Velocidade Radial
Velocidade da Luz
Fonte da equação: <http://spiff.rit.edu/classes/phys240/lectures/expand/expand.html>
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Efeito Doppler
azevedolab.net
Fonte da imagem:<http://spiff.rit.edu/classes/phys240/lectures/expand/expand.html>
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Efeito Doppler
azevedolab.net
Fonte da equação: <http://spiff.rit.edu/classes/phys240/lectures/expand/expand.html>
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Efeito Doppler
𝑣 = 𝑐∆𝜆
𝜆0
Variação do Comprimento de Onda
Comprimento de Onda no Repouso
Velocidade Radial
Velocidade da Luz
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Fonte da imagem:
<https://www.esa.int/spaceinimages/Images/2003/06/Radial_velocity_measurements_for_the_star_51_Pegasi_taken_at_different_times>
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte da imagem: <https://www.esa.int/spaceinimages/Images/2019/02/Detecting_exoplanets_with_radial_velocity>
Acesso em 27 de setembro de 2019.
𝑣 = 𝑐∆𝜆
𝜆0
Variação do Comprimento de Onda
Comprimento de Onda no Repouso
Velocidade Radial
Velocidade da Luz
azevedolab.net
Fonte: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.cfa.harvard.edu/~avanderb/tutorial/transitgif2.gif>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-do-astronomers-actually-find-exoplanets-180950105/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Estrela
Planeta
azevedolab.net
Fonte: <https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-do-astronomers-actually-find-exoplanets-180950105/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://i.pinimg.com/originals/5f/d3/22/5fd322583bf4bdca8feef5dabcce402a.gif>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
𝑇2 =4𝜋2
𝐺𝑀𝑎3
Período orbital
Constante da gravitação
Massa do planeta
Semieixo da elipse
azevedolab.net
Fonte: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.esa.int/spaceinimages/Images/2019/02/Detecting_exoplanets_with_direct_imaging>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-do-astronomers-actually-find-exoplanets-180950105/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-do-astronomers-actually-find-exoplanets-180950105/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://earthsky.org/space/how-do-astronomers-discover-exoplanets>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite)
Fonte: <https://www.sciencemag.org/sites/default/files/styles/inline__699w__no_aspect/public/TESS_16x9_0.jpg?itok=XxaSARaa >.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Tess (Transiting Exoplanet Survey Satellite)
Fonte:
< https://manyworlds.space/2018/04/18/nasas-planet-hunter-tess-has-just-been-launched-to-check-out-the-near-exoplanet-neighborhood/ >.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.sciencemag.org/sites/default/files/styles/inline__699w__no_aspect/public/TESS_16x9_0.jpg?itok=XxaSARaa >.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Três planetas encontrados no sistema TOI-270.
azevedolab.net
Fonte: <https://cdn.britannica.com/51/139551-050-F6477A81/stars-zones-areas-Sun-surface-water-result.jpg>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.space.com/nasa-spots-missing-link-exoplanets-super-earth.html>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Três planetas encontrados no sistema TOI-270.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.space.com/nasa-spots-missing-link-exoplanets-super-earth.html>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Três planetas encontrados no sistema TOI-270.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.space.com/nasa-spots-missing-link-exoplanets-super-earth.html>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Três planetas encontrados no sistema TOI-270.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.sciencealert.com/three-new-planets-have-been-discovered-in-a-dazzling-system-just-73-light-years-away>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Três planetas encontrados no sistema TOI-270.
azevedolab.net
Fonte: <https://www.inverse.com/article/58083-nasa-tess-finds-three-new-exoplanets>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
Três planetas encontrados no sistema TOI-270.
azevedolab.net
K2-18b
Fonte: <https://www.bbc.com/news/science-environment-49648746>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
K2-18b
Fonte: <https://www.bbc.com/news/science-environment-49648746>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Sonda Ariel (ESA)
Fonte: <https://www.bbc.com/news/science-environment-49648746>.
Acesso em 27 de setembro de 2019.
azevedolab.net
Tarefas
1) Calcule a distância de uma estrela que apresenta um deslocamento de = 0,5 segundo
de arco. Expresse a distância em metros, parsecs e anos-luz.
2) Determine o ângulo apresentado pelo sistema TOI 270 que está a uma distância de 73
anos luz.
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Material Relacionado à Aulahttps://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-do-astronomers-actually-find-exoplanets-180950105/
https://exoplanets.nasa.gov/
http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-270_c.html
https://www.nature.com/articles/s41550-019-0845-5
https://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/How_to_find_an_extrasolar_planet
https://www.space.com/nasa-spots-missing-link-exoplanets-super-earth.html
https://www.sciencemag.org/news/2019/07/newly-discovered-exoplanet-trio-could-unravel-mysteries-super-earth-formation
https://tess.mit.edu/
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