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TeX
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\documentclass{beamer}
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\usepackage{chronosys}
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\usepackage{ifpdf}
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\ifpdf
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\usepackage{hyperref}
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%\pdfadjustspacing=1
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%\fi
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\mode<presentation>
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{
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\usetheme{Frankfurt}
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\usecolortheme[rgb={0.36,0.54,0.66}]{structure}
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\definecolor{inaf}{HTML}{1D71B8}
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%\definecolor{ashgrey}{rgb}{0.7, 0.75, 0.71}
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\definecolor{autumn}{rgb}{0.7, 0.75, 0.71}
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\definecolor{autumn1}{rgb}{0.7, 0.75, 0.71}
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\definecolor{autumn2}{rgb}{0.36, 0.54, 0.66}
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\definecolor{blue}{HTML}{84CECC}
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\definecolor{gr}{HTML}{375D81}
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\setbeamercolor{alerted text}{fg=inaf!80!yellow}
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\setbeamercolor*{palette primary}{fg=inaf!60!black,bg=autumn}
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\setbeamercolor*{sidebar}{fg=inaf,bg=autumn}
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\setbeamercolor*{palette sidebar quaternary}{fg=yellow!10!orange}
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\setbeamercolor*{titlelike}{parent=palette primary}
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\setbeamercolor{frametitle}{bg=autumn1}
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\setbeamercolor{frametitle right}{bg=autumn}
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\setbeamercolor*{separation line}{}
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<all>
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% \setbeamercolor{section in toc}{fg=red}
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}
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\title[Astronomia planetaria]{Astronomia planetaria:\\transiti ed esopianeti in classe}
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\author[G.Filippelli]{Gianluigi Filippelli}
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\date{Liceo "C. Cavalleri", Parabiago (Milano). 29/11/2017}
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\usepackage[latin1]{inputenc}
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\usepackage[italian]{babel}
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\usepackage{times}
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\begin{document}
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\begin{frame}
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\titlepage
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\end{frame}
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% Inizio
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\section{Gli inizi}
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\begin{frame}[tolomeo]
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\frametitle{Il sistema tolemaico}
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\begin{center}
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{\includegraphics[width=6cm]{files/tolomeo.jpg}}
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\end{center}
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\end{frame}
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\begin{frame}[giordanobruno]
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\frametitle{Altrimondi}
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\begin{center}
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{\includegraphics[width=6cm]{files/giordanobruno.jpg}}
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\end{center}
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\end{frame}
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\begin{frame}[timeline01]
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\frametitle{Una timeline: il primo presunto esopianeta}
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%---------------------timeline----------------%
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\startchronology[align=left, startyear=1915,stopyear=1935, height=0pt, startdate=false, stopdate=false, dateselevation=0pt, arrow=false, box=true]
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\chronograduation[event][dateselevation=0pt]{1}
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%---------------------periods----------------%
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|
\chronoperiode[textstyle=\raggedleft\colorbox{inaf!50}, color=gr, startdate=false, bottomdepth=0pt, topheight=8pt, textdepth=-25pt,dateselevation=16pt, stopdate=false]{1917}{1918}{\includegraphics[width=4cm]{files/vanmaanen2.jpg}}
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\stopchronology
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\begin{itemize}
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\item Spettro di van Maanen 2; nel riquadro le linee associate con gli elementi sulla superficie della stella via \href{https://goo.gl/TMU2nG}{\textcolor{inaf}{Phil Plait}}
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\end{itemize}
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\end{frame}
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\begin{frame}[timeline03]
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\frametitle{Una timeline: le prime osservazioni}
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%---------------------timeline----------------%
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\startchronology[align=left, startyear=1980,stopyear=1996, height=0pt, startdate=false, stopdate=false, dateselevation=0pt, arrow=false, box=true]
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%
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\chronograduation[event][dateselevation=0pt]{1}
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%---------------------periods----------------%
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\chronoperiode[textstyle=\raggedleft\colorbox{inaf!50}, color=gr, startdate=false, bottomdepth=0pt, topheight=8pt, textdepth=-25pt,dateselevation=16pt, stopdate=false]{1983}{1984}{\includegraphics[width=4cm]{files/planetarydisc.jpg}}
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%
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\stopchronology
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\begin{itemize}
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\item Prima osservazione di un disco planetario
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\end{itemize}
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\end{frame}
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\begin{frame}[timeline03]
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\frametitle{Una timeline: le prime osservazioni}
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%---------------------timeline----------------%
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\startchronology[align=left, startyear=1980,stopyear=1996, height=0pt, startdate=false, stopdate=false, dateselevation=0pt, arrow=false, box=true]
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%
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\chronograduation[event][dateselevation=0pt]{1}
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%---------------------periods----------------%
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\chronoperiode[textstyle=\raggedleft\colorbox{gr!50}, color=gr, startdate=false, bottomdepth=0pt, topheight=8pt, textdepth=-25pt,dateselevation=16pt, stopdate=false]{1983}{1984}{\includegraphics[width=4cm]{files/planetarydisc.jpg}}
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%
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|
\chronoperiode[textstyle=\raggedleft\colorbox{inaf!50}, color=gr, startdate=false, bottomdepth=0pt, topheight=8pt, textdepth=-25pt,dateselevation=16pt, stopdate=false]{1988}{1989}{Gamma Cephei Ab}
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%
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\stopchronology
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\begin{itemize}
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\item Esistenza del pianeta confermata nel 2002
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\end{itemize}
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\end{frame}
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\begin{frame}[timeline04]
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\frametitle{Una timeline: le prime osservazioni}
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%---------------------timeline----------------%
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|
\startchronology[align=left, startyear=1980,stopyear=1996, height=0pt, startdate=false, stopdate=false, dateselevation=0pt, arrow=false, box=true]
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%
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|
\chronograduation[event][dateselevation=0pt]{1}
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%---------------------periods----------------%
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\chronoperiode[textstyle=\raggedleft\colorbox{gr!50}, color=gr, startdate=false, bottomdepth=0pt, topheight=8pt, textdepth=-25pt,dateselevation=16pt, stopdate=false]{1983}{1984}{\includegraphics[width=4cm]{files/planetarydisc.jpg}}
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%
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|
\chronoperiode[textstyle=\raggedleft\colorbox{gr!50}, color=gr, startdate=false, bottomdepth=0pt, topheight=8pt, textdepth=-25pt,dateselevation=16pt, stopdate=false]{1988}{1989}{Gamma Cephei Ab}
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|||
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%
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|
\chronoperiode[textstyle=\raggedleft\colorbox{inaf!50}, color=gr, startdate=false, bottomdepth=0pt, topheight=8pt, textdepth=-25pt,dateselevation=16pt, stopdate=false]{1995}{1996}{51 Pegasi b}
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%
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|
\stopchronology
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\begin{itemize}
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\item Il primo esopianeta a essere confermato come tale. Orbita intorno a una stella nella sequenza principale
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\end{itemize}
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\end{frame}
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%
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\subsection{La prima osservazione ottica}
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\begin{frame}[ottica]
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\frametitle{Una timeline: la prima osservazione ottica}
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%---------------------timeline----------------%
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|
\startchronology[align=left, startyear=2000,stopyear=2017, height=0pt, startdate=false, stopdate=false, dateselevation=0pt, arrow=false, box=true]
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|||
|
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%
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|
|
\chronograduation[event][dateselevation=0pt]{1}
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%---------------------periods----------------%
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|
\chronoperiode[textstyle=\raggedleft\colorbox{inaf!50}, color=gr, startdate=false, bottomdepth=0pt, topheight=8pt, textdepth=-25pt,dateselevation=16pt, stopdate=false]{2004}{2005}{\includegraphics[width=4cm]{files/exoplanet_vlt.jpg}}
|
|||
|
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%
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|
|
\stopchronology
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|
\begin{itemize}
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\item La prima osservazione di un esopianeta \href{https://www.eso.org/public/news/eso0428/}{\textcolor{inaf}{fatta dal VLT}} via \href{http://www.syfy.com/syfywire/first-exoplanet-image-confirmed}{\textcolor{inaf}{Phil Plait}}
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|
|
\end{itemize}
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\end{frame}
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%
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% Velocit<69> radiale
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%
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\section{Metodi di rilevazione}
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\subsection{Oscillazione Doppler}
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\begin{frame}[doppler01]
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\frametitle{Velocit<EFBFBD> radiale o oscillazione Doppler}
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\scriptsize
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\onslide<1->
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|
\begin{block}{Ipotesi}
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|
La velocit<69> radiale di una stella <20> influenzata dalla presenza di un pianeta in orbita intorno alla stessa.
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|||
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\end{block}
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|
|
\onslide<2->
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|||
|
|
\begin{block}{Cosa osservare}
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|||
|
|
La velocit<69> radiale proveniente dalla stella sar<61> tendente al blu quando il pianeta sulla sua orbita si muove verso la Terra, sar<61> tendente al rosso quando il pianeta si allontana.
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|
|
\end{block}
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|
|
\end{frame}
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|
|
%
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\begin{frame}[doppler02]
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|
\frametitle{Velocit<EFBFBD> radiale o oscillazione Doppler}
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\scriptsize
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\onslide<1->
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\begin{block}{Vantaggi}
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|
Efficace per rilevare pianeti massicci.
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\end{block}
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|
\onslide<2->
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|
\begin{block}{Difficolt<EFBFBD>}
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|
Difficolt<6C> nel determinare l'esatta orbita di un pianeta e quindi il periodo di rotazione orbitale e l'eccentricit<69>.
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\end{block}
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\end{frame}
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%
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\subsection{Transito}
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\begin{frame}[transito01]
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\frametitle{Metodo del transito: un'infografica}
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\begin{center}
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|
\includegraphics[width=8cm]{files/transitbeginners.jpg}
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|
\end{center}
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\end{frame}
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\begin{frame}[transito02]
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|
\frametitle{Metodo del transito}
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\begin{block}{Cosa osservare}
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Si studia l'intensit<69> della luce emessa dalla stella (la luminosit<69>): quando la luce diminuisce, questo vuol dire che davanti alla stella sta passando un oggetto.
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\end{block}
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\begin{block}{Vantaggi}
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|
Si possono determinare: il raggio dell'oggetto e il suo periodo orbitale. Inoltre <20> anche possibile studiarne l'atmosfera, la sua composizione, la temperatura e l'eventuale presenza e formazione di nuvole.
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\end{block}
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\end{frame}
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\subsection{Missione Kepler}
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\begin{frame}[kepler01]
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\frametitle{Kepler: l'esposione degli esopianeti}
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\begin{center}
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|
{\includegraphics[width=8cm]{files/exoplanets.jpg}}
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|
\end{center}
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\end{frame}
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%
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\begin{frame}[exoplanets]
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|
\frametitle{Kepler: grafici dai dati reali}
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\begin{center}
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|
|
{\includegraphics[width=8cm]{files/planets_vs_stars.jpg}}
|
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|
|
\end{center}
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|
\end{frame}
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\section{La velocit<69> radiale in classe}
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\begin{frame}[velocita]
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|
\frametitle{Un po' di trigonometria}
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|
\begin{block}{Eccentricit<EFBFBD>}
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\[r' = a \frac{1-e^2}{1+e \cos \left ( 2\pi \frac{t}{p}\right )}\]
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|||
|
|
$a$ semi asse maggiore, $e$ eccentricit<69>, $r'$ raggio orbitale del pianeta, $p$ periodo orbitale
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|
\end{block}
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|||
|
|
LoPresto, M., McKay, R. (2005). An introductory physics exercise using real extrasolar planet data \emph{Physics Education}, 40 (1), 46-50 DOI: \href{http://dx.doi.org/10.1088/0031-9120/40/1/003}{\textcolor{inaf}{10.1088/0031-9120/40/1/003}} (\href{http://www.df.uba.ar/users/sgil/physics_paper_doc/papers_phys/extra_planetary.pdf}{\textcolor{inaf}{pdf}})
|
|||
|
|
\end{frame}
|
|||
|
|
%
|
|||
|
|
\section{Il transito in classe}
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\begin{frame}[kepler02]
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|
\frametitle{Kepler: utilizzare i dati}
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\begin{block}{Studio diretto dei dati astronomici}
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|
Pubblici e liberamente consultabili (generalmente dopo 6 mesi), alcuni anche in formati semplici da leggere anche con gli usuali \emph{editor} di testo. Ci<43> permette di confrontarsi con dati reali e alla loro elaborazione statistica.
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|
|
\end{block}
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\end{frame}
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%
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\begin{frame}[kepler03]
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|
\frametitle{Kepler: un po' di matematica}
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|
\begin{block}{Il raggio del pianeta}
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|
La profondit<69> del transito
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\[\Delta F = \frac{B_{\text{max}} - B_{\text{min}}}{B_{\text{max}}}\]
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|
|
<09> direttamente proporzionale a
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|
\[\left(\frac{R_p}{R_s}\right)^2\]
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dove $B_{\text{max}}$, $B_{\text{min}}$ sono rispettivamente le intensit<69> luminose prima/dopo e durante il transito; $R_s$, $R_p$ rispettivamente i raggi della stella e del pianeta
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|
\end{block}
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|
\end{frame}
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\begin{frame}[kepler04]
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|
\frametitle{Kepler: un po' di matematica}
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\begin{block}{Le dimensioni dell'orbita}
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|
La durata del transito
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\[\tau = \frac{RP}{\pi a}\]
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|
<09> legata al raggio della stella $R$, al periodo orbitale $P$, al raggio medio dell'orbita $a$.\\
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|||
|
|
L'equazione precedente, data $v_c$ la velocit<69> circolare del pianeta, <20> ricavata dal confronto tra
|
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|
\[P = \frac{2 \pi a}{v_c}\]
|
|||
|
|
\[\tau = \frac{2R}{v_c}\]
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|
\end{block}
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|
|
\end{frame}
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|
|
%
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\begin{frame}[kepler05]
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|
\frametitle{Kepler: un po' di matematica}
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\begin{block}{La massa della stella}
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\[P = \frac{2 \pi}{\sqrt{G M_s}} a^{\frac{3}{2}}\]
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|
|
con $P$ periodo orbitale, $M_s$ massa della stella, $a$ raggio medio dell'orbita
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|
|
\end{block}
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|
|
\end{frame}
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|||
|
|
%
|
|||
|
|
\begin{frame}[kepler]
|
|||
|
|
\frametitle{Kepler: simulare il transito in laboratorio}
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|
|
\begin{center}
|
|||
|
|
{\includegraphics[width=6cm]{files/setup.jpg}}
|
|||
|
|
\end{center}
|
|||
|
|
\end{frame}
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|
|
%
|
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|
|
\section{Bibliografia}
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|
%
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|
\begin{frame}[bibliografia]
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|
|
\frametitle{Bibliografia}
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|
\begin{itemize}
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\item \href{https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/historic-timeline/}{\textcolor{inaf}{Timeline della NASA sulla ricerca degli esopianeti}}
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\item \href{http://exoplanet.eu/diagrams/?t=h}{\textcolor{inaf}{Grafici con i dati di Kepler}}
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\item \href{http://exoplanets.org/}{Exoplanet Orbit Database}
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\item Edu INAF: \href{http://edu.inaf.it/index.php/attivita_didattica/una-simulazione-della-missione-kepler/}{\textcolor{inaf}{Una simulazione della missione Kepler}}
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\begin{itemize}
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\item \href{http://dropseaofulaula.blogspot.it/2012/03/simulare-il-transito-di-pianeti.html}{\textcolor{inaf}{Simulare il transito di pianeti extrasolari}}
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\item Choopan, W., Ketpichainarong, W., Laosinchai, P., Panijpan, B. (2011). A demonstration setup to simulate detection of planets outside the solar system \emph{Physics Education}, 46 (5), 554-558 DOI: \href{http://dx.doi.org/10.1088/0031-9120/46/5/007}{\textcolor{inaf}{10.1088/0031-9120/46/5/007}}
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\item George, S. (2011). Extrasolar planets in the classroom Physics Education, 46 (4), 403-406 DOI: \href{http://dx.doi.org/10.1088/0031-9120/46/4/004}{\textcolor{inaf}{10.1088/0031-9120/46/4/004}} (\href{https://arxiv.org/abs/1103.5690}{\textcolor{inaf}{arXiv}})
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