Projektgalleri 2023

Cheops_illustration_pillars

Gymnasieelever fra hele Europa blev exoplanet-detektiver sammen med ESA og brugte data fra Cheops-satellitten til at afsløre mysterierne bag to exoplaneter: KELT-3b og TOI-560c.

Udforsk projekterne nedenfor.

Planeterra

Vinder af prisen for bedste projekt
Gymnazium Brno-Bystrc Brno - Sydmähren Tjekkiet 15 år gammel, 19 år gammel 3 / 0

Ekstern URL til teamets projekt (f.eks. hjemmeside eller PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Youtube Video Link:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM

TOI-560c

TOI-560c projektbeskrivelse:

I et solsystem langt, langt væk... 103 lysår for at være præcis, finder vi vores ønskede exoplanet. Som navnet antyder, er vores TOI-560c ikke den eneste exoplanet i sit solsystem. Selvom den er lille, indeholder systemet en anden planet, der er cirka dobbelt så stor, kaldet TOI-560b. Begge kredser om en stjerne af K-typen, TOI-560, uden for solsystemets beboelige zone.

TOI-560c Resultater og analyse

Planetens størrelse

Vi bestemte først planetens diameter til at være 30550,62 meter med en transitdybde på 0,01372%. For at beregne radius brugte vi først Allesfitter-multiplikatoren på 2,395. Det gav os en radius på 15.275,3 kilometer. Nu med en formel, hvor H er lyskurveforskellen, som vi tog fra Cheops' lyskurvemålegraf, som var 99,862, hvilket betyder, at forskellen var 0,137. Ud fra dette fik vi multiplikatoren på 2,646, hvilket gav os en radius på 16.752,7 km, eller omkring 10% forskel fra det primære Allesfitter-output.

Længde på kredsløb

Vi ved, at TOI-560c har en årsperiode på 18,87 jorddage, hvilket gør dens år meget kortere end her på Jorden.

I solsystemet kredser begge planeter meget tæt på deres stjerne. Faktisk så tæt, at den højeste bane er meget lavere end Merkurs bane i vores solsystem. Da vi kender afstanden mellem TOI-560c og dens stjerne, kan vi beregne længden af dens bane til 117.106.752,8 km. Og ud fra længden kan vi bestemme omløbshastigheden til 720.958,63 m/s.

Begge planeters baner er ens med hensyn til hældning, som kun når en uregelmæssighed på 0,4 fra 90°. Både planet B og C har en meget ens banehældning, så vi kan sige, at de ikke er rejsende planeter, der ville finde vej ind i dette solsystem og blive der på grund af tyngdekraften, men snarere at de blev skabt på et meget ens tidspunkt.

Solsystemet

TOI-560c er ikke den eneste planet i sit solsystem. En anden planet kredser om TOI-560. Begge blev opdaget ved hjælp af overgangsmetoden. Desuden har TOI-560b og TOI-560c næsten identiske hældninger på næsten 90 grader fra vores synsvinkel, hvilket er endnu et bevis på, at de blev dannet på et lignende tidspunkt i fortiden. Men der er nogle forskelle. Hovedsageligt i størrelse og bane. TOI-560b har en omløbstid på 6,39 dage, det halve af TOI-560c, ifølge exoplanet.eu. TOI-560b er målt til at være 0,249 gange så stor som Jupiter, mens TOI-560c kun er 0,23 gange så stor. Der er også nogle forskelle i farverne, vi har lavet nogle hypoteser om den kemiske sammensætning af TOI-560c, som fører direkte til farveskemaet, alt er nævnt i fanen "Atmosfæriske hypoteser". Begge planeter er også et godt stykke uden for den beboelige zone.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Planetens alder

Ifølge http://exoplanet.eu/ er vores exoplanet ret ung, 750.000.000 år gammel. I denne alder befandt Jorden sig stadig i Prækambrium, hvilket betyder, at kun organiske klynger blev dannet til prokaryote celler, hvorfra eukaryote celler udviklede sig. Men i prækambrium var overfladetemperaturen kun et par grader over 0 °C.

Men hvad med TOI-560c? Overfladetemperaturen blev målt til at være omkring 225, ikke et særlig beboeligt miljø sammenlignet med Jorden. Men vi kunne spekulere i termofile celler med ekstra tykke cellevægge, som har tilpasset sig disse temperaturer. I nærheden af vulkanen Kavachi på Jorden når vandtemperaturen for eksempel op på omkring 68 °C, og der lever stadig hajer. Men for TOI-560C har vi begrænset vores forslag til små organismer, afhængigt af det atmosfæriske indhold og tryk.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Atmosfæriske hypoteser

Forskellen mellem en mini-neptun og en superearth-definition er meget lille her. Vi har opstillet tre hypoteser om, hvad sammensætningen af TOI-560c kan være, afhængigt af de grundstoffer, den består af, og også afhængigt af tykkelsen af hvert lag.

Hypotese 1:

I denne hypotese tænkte vi på planetens kerne som brint, der fungerer som et fast materiale. Kernen ville være 8.000 kilometer i diameter. Kunne der være vand? Ja, det kunne der. Ved det nøjagtige tryk på 246 MPa, som ville gøre det muligt for vand at være i flydende tilstand. Hvis vi forestillede os, at den øvre atmosfære var Neptun-lignende, ville det være en mulighed, men tætheden af TOI-560c ville overstige vores målte tæthed. Så vi tænkte på et nyt grundstof eller en ny forbindelse, som ville være i atmosfæren. Dette kemikalie ville være en smule tættere end brint, helium, metan og ammoniak, som tilsammen udgør Neptuns atmosfære.

Hypotese 2:

I denne hypotese troede vi, at kernen ville være lavet af aluminium. Atmosfæren ville bestå af helium og brint. Med et tryk på 26 MPa kunne vi se vand der, med den fordel i forhold til hypotese 1, at trykket ville være betydeligt lavere, hvilket ville skabe meget mere passende forhold for enhver sonde, der måtte blive sendt dertil. Vi antog også, at radiusens diameter var 5.200 km for at matche alle forbindelserne og tætheden. I dette tilfælde kan atmosfæren være tykkere end i hypotese 1, da kernen ikke optager så meget plads.

Hypotese 3:

I sidstnævnte tilfælde ville atmosfæren bestå af helium og brint. Den største forskel ligger i kernen, som vil indeholde litium med en fosforbelægning. Det ville være en fantastisk kilde til litiumbatterier. Men vi ønskede at sænke trykket, så vi overvejede at udelade vand fra denne hypotese. Uden vand kunne trykket være 13,6 kPa, det laveste af alle mulighederne. Efter mange beregninger anslog vi kernens diameter til at være 6.202,7 km.

Planetens farve

Ifølge www.exoplanets.nasa.gov og www.exoplanet.eu er TOI-560c afbildet som orange. Men da TOI-560 er en stjerne af typen K4V, og TOI-560c har en tynd atmosfære, tror vi, at farven kan skyldes stjernens farve og det lys, den udsender. Da TOI-560 har en klar orange farve, vil denne farve blive reflekteret på TOI-560c.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Exoplanet-katalog - Udforskning af exoplaneter: Planeter uden for vores solsystem. (n.d.). Udforskning af exoplaneter: Planets Beyond Our Solar System. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

Hvornår kommer den næste transit?

Vi fandt ud af, at den sidste transit var den 5. juni 2023, og at den startede kl. 1:28 og varede til kl. 5:04. Ud fra dette og andre data beregnede vi, at den næste vil være den 23. juni fra kl. 22.35 til den 24. juni kl. 2.11. Og den 24. juni vil TOI-560C være i det hypotetiske centrum af TOI-560, eller sådan ser det i hvert fald ud fra vores synsvinkel.

Sammenligning af planeter

TOI-560c
Jorden
Neptun
KELT-3b

Masse
5.79303425 kg
5,97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Radius
15.275,3 km
6.371 km
24.622 km
93.191 km

Tæthed
2,94 g/cm3
5,51 g/cm3
1,64 g/cm3
–

Tyngdekraft
13.77653981 m/s2
9,807 m/s2
11,15 m/s2
3,296 m/s2

Temperatur
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Orbital periode
18,87 dage
365 dage
60.265 dage
2,7 dage

Stjerneafstand
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

Sammenligning af stjerner

TOI-560
Sol

Alder
750 millioner
3,853 millioner

Masse

27 %

Radius
452.200 km
35 %

Stjernetype
K4V
G2V

Temperatur
4,240
30 %

Størrelsesorden
9.67
4,84 (derfor mere luminositet)

Allesfitter-sammenligninger

Den største forskel, vi målte, var i radius. Vi forsøgte først at bruge Allesfitters multiplikator på 2,395. Men da vi brugte formlen for transitdybde, fik vi en multiplikator på 2,646 og derfor en radius på 16.752 km i stedet for 15.275 km.

Den næste forskel var i afstanden, hvor vi beregnede den til at være 0,1245 au, men Allesfitter kom kun frem til 0,124 au.

Planeterra-teamet

Lavet af: Karel, Simon og Tom

TOI-560c Konklusioner

Endelig mener vi, at det mest sandsynlige scenarie for TOI-560c er, at atmosfæren er ret tynd, men at der er nok tyngdekraft til at holde den på plads. Høje tryk virker også malplacerede, så vi tror, at fraværet af vand er korrekt, og det samme gælder eksistensen af liv på planetens overflade.

Kilder:

Om - Hack en exoplanet, [ingen dato]. Online. Tilgængelig fra: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Exoplanetkatalog | Opdagelse - Udforskning af exoplaneter: Planeter uden for vores solsystem, [ingen dato]. Exoplanet Exploration: Planeter uden for vores solsystem. Online. Tilgængelig fra: https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/
MUFTI, Mohammed El, 2021. TOI 560 : Two Transiting Planets Orbiting a K Dwarf Validated with iSHELL, PFS and HIRES RVs. arXiv.org. Online. 26. december 2021. Tilgængelig fra: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Encyklopædi om ekstrasolare planeter - diagrammer. (n.d.). http://exoplanet.eu/diagrams/

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
TOI-560 c, [ingen dato]. Online. Tilgængelig fra: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html

Understøttende filer:

Projektgalleri 2023