Projektgalleri 2023
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.
C/2022 E3 ZTF
Vinder af prisen for bedste projekt
Gymnázium Na Vítězné pláni Prag - Prag Tjekkiet 18 år gammel, 17 år gammel 2 / 2
TOI-560c
TOI-560c projektbeskrivelse:
Vi er to teenagere, der går i gymnasiet, og vi besluttede at deltage i Prag Hackathon, fordi vi begge er interesserede i astronomi og rummet, og det så ud til at være et rigtig godt projekt og en god mulighed.
Hackathonet fandt sted i Prags Planetarium og varede i 24 timer, hvor vi analyserede data om exoplaneten TOI-560 c. Vi opstillede hypoteser, søgte efter flere data om exoplaneten og talte og verificerede vores hypoteser. Der var tolv hold fra hele Tjekkiet og arrangører, som var parate til at hjælpe os.
TOI-560c Resultater og analyse
Vi undersøgte grundlæggende fakta om exoplaneten TOI-560 c såsom radius, massefylde, afstand fra stjernen osv.
Da vi vidste mere om exoplaneten, fokuserede vi på spørgsmålet om, hvorvidt der kunne være liv på den. Vi undersøgte, om TOI-560 c kunne opretholde en atmosfære, hvis den havde en. Og vi fokuserede også på stjernens karakteristika, for eksempel dens lysstyrke og spektrale flux, for at finde ud af mere om forholdene på planeten.
Det var en spændende oplevelse, og vi vil gerne præsentere vores rejse og konklusioner i afsnittene nedenfor.
De første fem udregninger var obligatoriske opgaver, andre fandt vi selv på.
Gennemgangsdybde
I begyndelsen modtog vi data med procentværdier af lys fra stjernen TOI-560 under exoplanetens transit, optaget af Cheops-satellitten. Ved hjælp af parametrene for planetens radius og midtvejstid (vi kendte allerede stjernens radius) skabte vi en omtrentlig luminositetshenfaldskurve i Allesfitter-programmet. Det gav os også den omtrentlige radius for exoplaneten. Programmet evaluerede vores kurve og bestemte, hvor nøjagtig vi var, og vi fik en reel værdi at sammenligne med. Som et resultat så vi, at vores estimat af transitdybden havde en afvigelse på 2,6% i forhold til Allesfitter. Programmet gav os også nogle flere oplysninger, såsom omløbstiden. (Lyskurven og histogrammerne er vedhæftet i filerne #1 og #2).
Radius
Vi brugte transitdybden til at tælle planetens radius. Resultatet af denne beregning gav os en radius på 15.679,25137 kilometer. (Hele beregningen er vedhæftet i fil #3).
Orbital periode
Den næste opgave var at besvare spørgsmålet om, hvornår den næste transit af planeten omkring dens stjerne vil finde sted. Til denne beregning antog vi, at den 23. januar kl. 13:12, da Cheops observerede TOI-560, var starten på transitten. Da omløbstiden er 18,8797 dage, beregnede vi, at den næste passage vil finde sted fredag den 23. juni kl. 14:06, hvilket er præcis 12,0376 dage fra den dato, vi foretog beregningerne (søndag den 11. juni).
Orbital afstand
For at beregne TOI-560 c's baneafstand fra sin stjerne brugte vi en formel, der var baseret på Keplers tredje lov. Du kan finde denne formel og hele beregningsprocessen vedhæftet i den fjerde fil. Resultatet af beregningen gav os en afstand på 3.586.728.628 km.
Flydende vand
Herefter fokuserede vi på spørgsmålene om temperatur, flydende vand og exoplanetens beboelighed. Vi havde oplysninger om, at temperaturen var 225 ± 15 °C. Vand er flydende mellem 0°C og 100°C, afhængigt af det atmosfæriske tryk. Vi søgte på Google efter en graf over vands tilstand som en funktion af tryk og temperatur, og vi fandt ud af, at trykket skulle være mindst 1 MPa, for at vandet var flydende. På Jorden har vi et tryk på 1 MPa i en dybde af 91,89 meter (inklusive atmosfærisk tryk) og i 102,24 meter (uden atmosfærisk tryk). Vores atmosfæriske tryk er også 101.300 Pa med en gravitationskonstant på 9,81. Hvis TOI-560 c havde den samme atmosfære som Jorden, ville det atmosfæriske tryk være 163.464 Pa på grund af dens 1,62 gange stærkere gravitation. Dette beregnede vi ved hjælp af planetens radius og masse (massen var angivet i instruktionerne). Ud fra beregningen (fil #5) konkluderede vi, at atmosfæren på TOI-560 c skulle være 6,12 gange større eller tættere end Jordens atmosfære for at have vand i flydende form.
Volumen og massefylde
Den sidste obligatoriske opgave var at beregne massefylden af TOI-560 c. Vi brugte formlen ρ=M/V. Vi vidste allerede, at planetens masse var ca. 9,70 * Jordens masse. Men vi kendte ikke volumen. Vi brugte en simpel formel, som antager, at planeten er perfekt rund - 4/3*π*R3. Så vi vidste, at volumen er 1,6146 * 1023 km3. Derefter beregnede vi, at densiteten var 3,587786, hvilket er 1,5 gange mindre end jordens densitet (5,51). Men den er mere end to gange større end Neptuns densitet. Ud fra det kan vi konkludere, at TOI-560 c ikke er en gasplanet, men heller ikke er lavet af tungt materiale. Dens massefylde svarer til Mars' massefylde (3,93), så det er muligt, at den har en lignende struktur som Mars. (Beregninger er vedhæftet i fil #3)
Liv
Da vi var færdige med de obligatoriske opgaver, besluttede vi at vende tilbage til spørgsmålet om liv. Vi fastlagde fire kategorier af betingelser for livets tilstedeværelse:
magnetosfære
flydende vand
atmosfære (med ilt og ozon)
varme (temperatur) og lys
Med de oplysninger, der er tilgængelige i øjeblikket, kan forskerne ikke være sikre på, om TOI-560 c har en magnetosfære. Det ville kræve, at den havde en metalkerne. Da den har samme struktur som Mars, kan vi antage, at det ikke er sandsynligt. Hvis den havde en metalkerne, skulle resten af planeten have været lavet af gas - og være ekstremt let for at passe til planetens gennemsnitlige massefylde. Vi kan dog ikke drage nogen sikre konklusioner om dette spørgsmål.
Vi skrev om flydende vand i det foregående afsnit.
Det første, vi er nødt til at vide i forbindelse med atmosfæren, er, om TOI-560 c har stærk nok tyngdekraft til at kunne opretholde en atmosfære. Vi antog, at ja, men vi foretog nogle beregninger for at være sikre (de er vedhæftet i fil #6). Flugthastigheden, som ethvert objekt, der ønsker at forlade overfladen af TOI-560 c, skal have, er 22,25 km*s-1, og molekyle H2 har en rodmiddelkvadrathastighed på 2.491,51 m*s-1 (fil 7). Flugthastigheden er meget større end rod-middel-kvadrat-hastigheden, så TOI-560 c kan fastholde selv de hurtigste molekyler H2. En anden ting er ozon O3 og ilt O2. Baseret på de tilgængelige data kan vi ikke finde ud af noget om strukturen i den hypotetiske atmosfære. Men teleskopet HARPS med dets spektrograf er i stand til at bekræfte atmosfærens eksistens og endda detektere dens struktur.
Lys og varme på TOI-560 c kommer fra dens stjerne TOI-560. Faktisk er TOI-560 to gange større end solen. Solens lysstyrke er 3,827*1026 W, og TOI-560's lysstyrke er 6,04429*1029 W. Spektralfluxen afhænger også af objektets afstand fra stjernen. Og fordi TOI-560 c's baneafstand fra stjernen er ca. 0,1249 AE, er spektralfluxen 13.681.47386 W*m-2, hvilket er 10 gange større end solens spektralflux på Jorden. (Beregninger er vedhæftet i fil #8)
Levedygtigheden afhænger af kredsløbets afstand fra stjernen. Hvis Jorden var for tæt på eller for langt fra Solen, kunne der slet ikke være flydende vand og liv. Men vi ved ikke, hvor meget planetens temperatur påvirkes af den hypotetiske atmosfære, og hvor meget den påvirkes af afstanden. Vi kan dog beregne beboelige zoner og se bort fra atmosfæren.
TOI-560c Konklusioner
Nu hvor vi ved mere om planeten og dens forhold, kan vi sammenligne den med planeterne i solsystemet (grafer i fil #9). I nogle henseender ligner planeten klippeplaneter, mens den i andre henseender ligner gaskæmperne. Det er virkelig usandsynligt, at der er liv her på grund af den høje temperatur og den lille afstand til stjernen (der er stråling fra stjernen). Det ville være nyttigt at have flere oplysninger om exoplanetens struktur og dens atmosfære, hvis den har en. Teleskopet HARPS kunne give værdifuld information om de forskellige aspekter af atmosfæren.
Understøttende filer:
