Galerie projektu 2023
Studenti středních škol z celé Evropy se ve spolupráci s ESA stali exoplanetárními detektivy a pomocí dat z družice Cheops odhalili záhady dvou exoplanet: KELT-3b a TOI-560c.
Prohlédněte si níže uvedené projekty.
JOVAAS
Vítěz ceny za nejlepší projekt
Astronomická společnost Sabadell Sabadell - Katalánsko Španělsko 18 let, 17 let, 16 let 4 / 1
TOI-560c
Popis projektu TOI-560c:
V rámci hackathonu Hack an Exoplanet jsme analyzovali data poskytnutá ESA a zkoumali exoplanetu TOI-560c. Analýzou přizpůsobených tranzitních světelných křivek poskytnutých teleskopem CHEOPS jsme zjistili, že TOI-560c má poloměr 2,66násobku Země a hmotnost 9,70 hmotností Země. To ukazuje, že tato exoplaneta je typu super-Země. Kromě toho jsme získali oběžnou dobu 18,88 dne pomocí automatického přizpůsobení světelné křivky tranzitu, které bylo usnadněno softwarem Allesfitter. Následně jsme použili třetí Keplerův zákon k výpočtu vzdálenosti mezi TOI-560c a její hostitelskou hvězdou. Naše výsledky ukazují vzdálenost 0,125 AU, což naznačuje, že možnost nalezení kapalné vody na jejím povrchu je velmi malá, vzhledem k jejím vysokým teplotám okolo 225 ºC. Nakonec jsme vypočítali hustotu planety pomocí vzorce pro výpočet hustoty. To nám umožnilo odhadnout, že TOI-560c má hustotu přibližně 3,89 g/cm^3. Toto určení hustoty naznačuje, že planeta je o něco lehčí než Mars, ale hustší než plynní obři přítomní v naší sluneční soustavě. Vzhledem k hodnotám, které jsme získali pro hustotu TOI-560c, předpokládáme, že je složena z kamenných materiálů, jako je železo nebo uhlík.
TOI-560c Výsledky a analýza
Díky všem poskytnutým údajům náš tým úspěšně vyřešil záhadu Toi-560c. Nejprve jsme v programu Allesfitter upravili poskytnutou světelnou křivku tranzitu, abychom získali informace o hvězdě a planetě. Po získání dat z programu Allesfitter jsme začali s analýzou výsledků.
Velikost
Nejdříve jsme vypočítali poloměr planety podle následujícího vzorce:
Tranzitní hloubka (%) = (π R_planet^2) / (π R_star^2) * 100
Tranzitní hloubku jsme našli v grafice poskytnuté společností Allesfitter. Jako hodnotu tranzitní hloubky jsme vybrali 0,14%.
Obr.1 Tabulka tranzitní světelné křivky TOI-560c
Poloměr planety jsme izolovali následujícím způsobem:
R_TOI-560c = √ (tranzitní hloubka (%) * R_star^2 / 100) = √ (0,14 * (0,65 * R_sun)^2 / 100)= √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100)
Po záměně jsme dospěli k následujícím výsledkům:
R_TOI-560c = √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100) = 1,697934189... x 10^7 m ≈ 2,66 R_země
Na základě těchto výsledků jsme dospěli k závěru, že TOI-560c je superzemě, protože její poloměr je víceméně dvakrát větší než poloměr Země.
Oběžná doba a vzdálenost
Hodnotu oběžné doby můžeme najít v tabulce, kterou nám poskytl Allesfitter, a musíme převést dny na sekundy.
Obr.2 Tabulka s informacemi, které poskytuje kování v aplikaci Allesfitter.
T = 18,8797 dne = 1,6312 x 10^6 s
V tomto vzorci musíme použít hmotnost hvězdy, která musí být také v kilogramech. Hmotnost hvězdy můžeme najít v souboru případů.
Obr.3 Informace o hvězdě nalezené ve spisu
M = 0,73 * M_sun = 1,4515 x 10^30 kg
Dalším krokem bylo vypočítat vzdálenost k jeho hvězdě. K vyřešení tohoto problému jsme použili 3. Keplerův zákon:
T^2 = (4π^2 / GM) * d^3
Poté jsme ze vzorce izolovali vzdálenost:
d^3 = T^2 * (GM / 4π^2)
Jakmile jsme tyto jednotky změnili, nahradili jsme hodnoty a dosáhli dalšího výsledku:
d = [(1,6312 x 10^6 K)^2 * (6,6743 x 10^(-11) m^3 / (kg s^2) * 1,4515 x 10^30 kg / 4π^2 ]^(1/3) = 1,8690 x 10^10 m ≈ 0,125 AU
Na základě těchto informací jsme dospěli k závěru, že tato planeta je potenciálně neobyvatelná kvůli své malé vzdálenosti od hvězdy. Tato vzdálenost znamená opravdu vysoké teploty a velmi malou možnost nalezení kapalné vody.
Teplota a obyvatelnost
Jak je vidět na tomto diagramu, TOI-560c má teploty vyšší než 200 ºC. V souboru případů je napsáno, že teplota je víceméně 225ºC.
Obr.4 Diagram s teplotami a vzdálenostmi různých planet od svých hvězd nalezených ve videu Krok 4.
Tato teplota může být způsobena její blízkostí ke hvězdě, neboť se nachází ve vzdálenosti pouhých 0,125 AU, jak jsme vypočítali dříve. Proto tuto planetu považujeme za neobyvatelnou, protože její extrémní žár velmi ztěžuje existenci kapalné vody a v této vzdálenosti bychom nemohli odolat žáru a záření vyzařovanému hvězdou.
Hustota a složení
Poslední věcí, kterou jsme museli zkontrolovat, byla hustota a složení hvězdy.
Především jsme měli vzorec hustoty:
ρ = MV
Potom nahradíme hmotnost hmotností planety a objem objemem planety.
ρ_planeta = M_planeta / (4πR_planeta^3 / 3) = 9,70*M_země / (4π (1,697934189 x 10^7 m) / 3) = 3,89281 x 10^3 kg / m^3
ρ_TOI-560c = 3,89281 g / cm^3
Vidíme, že hustota TOI-560c je o něco nižší než hustota Marsu, která je v tomto druhém případě 3,93 g/cm3.
Jak se píše ve spisu, předpokládáme, že TOI-560c je mini Neptun nebo superzemě, ale nemůžeme potvrdit její složení. I když, pokud se podíváme na složení tohoto typu planet, můžeme očekávat, že TOI-560c je kamenná planeta, tvořená především křemíkem a kyslíkem. Tyto prvky mohou být doplněny dalšími, včetně hliníku, železa, hořčíku nebo vápníku.
TOI-560c Závěry
Závěrem můžeme potvrdit, že TOI-560c pro nás není obyvatelná kvůli své vysoké teplotě, která je pravděpodobně způsobena malou vzdáleností od hvězdy. Její oběžná doba je mnohem rychlejší než oběžná doba Merkuru a její hustota je o něco nižší než hustota Marsu. Její poloměr je téměř dvaapůlkrát větší než poloměr pozemský, přičemž její hmotnost je téměř poloviční oproti hmotnosti Neptunu. Její složení nemůžeme přesně znát, zdá se, že je to planeta velikosti mini Neptunu, ale usuzujeme, že je v podstatě tvořena horninami, protože horniny mají obvykle hustotu 2,5 ∼ 3 g / cm^3, takže předpokládáme, že je složena z hornin a malého kovového jádra, dokud nebude možné získat údaje o složení.
Podpůrné soubory:
