Projekt-Galerie 2023
Schüler der Sekundarstufe aus ganz Europa wurden zusammen mit der ESA zu Exoplaneten-Detektiven und nutzten die Daten des Cheops-Satelliten, um die Geheimnisse von zwei Exoplaneten zu lüften: KELT-3b und TOI-560c.
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Abyss Watchers
Gewinner des Preises für das beste Projekt
První soukromé jazykové gymnázium Hradec Králové - královéhradecký kraj Tschechische Republik 17 Jahre alt 2 /
TOI-560c
TOI-560c Projektbeschreibung:
Das Projekt der Abyss Watchers ist in drei Hauptbereiche unterteilt.
Erstens: Einführung - ein Abschnitt, in dem das Team selbst vorgestellt wird und in dem wir Begriffe definieren, die während des gesamten Projekts verwendet werden. Auch einige Methoden zur Entdeckung neuer Exoplaneten werden in diesem Abschnitt beschrieben.
Zweitens: Unsere Berechnungen - ein Abschnitt, der sich auf vier der fünf während des Hackathons gestellten Aufgaben konzentrierte, die hauptsächlich mathematische Berechnungen beinhalteten. In diesem Abschnitt berechnen wir den Radius, die Umlaufzeit, die Entfernung von seinem Heimatstern, die Masse, das Volumen, die Dichte und die Umlaufgeschwindigkeit von TOI 560c. Trotz unserer korrekten Methoden wichen die Werte der Agenturen manchmal ein wenig ab, was vor allem daran lag, dass sie einen erstklassigen Zugang zu ihren eigenen fortschrittlichen wissenschaftlichen Forschungs- und Archivdaten hatten. Trotz dieser Faktoren, die sich auf die Endergebnisse auswirkten, waren die Diskrepanzen zwischen unseren und den Werten der Agenturen nicht allzu groß und einige sogar gering bis gar nicht vorhanden.
Schließlich Zusätzliche Informationen - ein Abschnitt, der sich in erster Linie auf die letzte Aufgabe konzentrierte, d. h. die Bestimmung der Zusammensetzung des Exoplaneten. Da in diesem Abschnitt nur sehr wenige Berechnungen durchgeführt wurden, wurde er zu einer Diskussion, die genügend Argumente für ihre Behauptungen lieferte. Wir haben uns jedoch nicht damit begnügt, TOI 560c zu beschreiben, sondern wollten tiefer einsteigen. Daher haben wir auch den Stern TOI 560 und sein gesamtes System einbezogen, was zu sehr interessanten und bemerkenswerten Schlussfolgerungen führte.
Das Hauptergebnis unserer Arbeit ist eine in LaTeX erstellte PDF-Datei, die in Form einer wissenschaftlichen Forschungsarbeit erstellt wurde, die sorgfältig in Abschnitte und Unterabschnitte gegliedert und gleichzeitig so formell wie möglich geschrieben ist. Die Literatur und Quellen wurden angegeben und zitiert.
TOI-560c Ergebnisse und Analyse
Radius des Planeten
Mit den ersten Informationen über TOI 560c und seinen Stern, die der Satellit Cheops bereits geliefert hatte, war es nicht allzu schwierig, unsere eigenen Berechnungen anzustellen. Anhand der Transitlichtkurve von TOI 560c konnten wir seinen Radius berechnen. Der Grund dafür ist, dass die Tiefe des Exoplanetentransits dem Verhältnis zwischen der Fläche der Planetenscheibe und der Fläche der Sternscheibe entspricht. Wenn wir die Tiefe des Transits messen und den Sternradius kennen, können wir das Verhältnis des Exoplaneten unter Berücksichtigung der unteren und oberen Fehlergrenze zwischen 16594 km und 16697 km bestimmen. Obwohl unsere Berechnungen korrekt waren, lieferte das Programm Allesfitter andere Ergebnisse. Diese Diskrepanz könnte entweder darauf zurückzuführen sein, dass wir einige Werte in unseren Berechnungen aufgerundet haben, oder darauf, dass Allesfitter eine andere Methode als wir verwendet hat.
Umlaufzeit und Entfernung vom Heimatstern
Aus dem Archiv der Beobachtungen von Cheops geht hervor, dass die Umlaufzeit von TOI 560c 18,8797 (in Tagen) beträgt. Mit Hilfe des dritten Keplerschen Gesetzes konnten wir die Entfernung zwischen TOI 560c und seinem Heimatstern berechnen. Das Ergebnis ist 0,1249 au (astronomische Einheiten), was eine Abweichung von nur 0,0007 au von dem von Allesfitter angegebenen Tabellenwert darstellt. Dies wurde als großer Erfolg für uns gewertet.
Masse, Volumen und Dichte
Leider ist es nicht möglich, die Masse des Planeten mit der Transitmethode zu berechnen, aber mit anderen Methoden wie der Radialgeschwindigkeit ist dies möglich. Wenn wir diesen Wert aus der Tabelle nehmen, erhalten wir den Wert 9,7 (in Einheiten der Masse der Erde). Zur Berechnung des Volumens des Exoplaneten nahmen wir an, dass er eine perfekte Kugelform hat, so dass wir die Standardformel für das Volumen einer Kugel verwenden konnten. Der Wert, den wir erhielten, war 1,47247 * 10^22 m^3. Wenn sowohl die Masse als auch das Volumen des Planeten bekannt sind, können wir die Dichte leicht berechnen. Unter Berücksichtigung der oberen und unteren Fehlergrenzen schätzen wir die Dichte des Planeten auf einen Wert zwischen 3,244 g * cm^-3 und 4,664 g * cm^-3. Für weitere Berechnungen und Diskussionen haben wir den Wert von etwa 3,9 g * cm^-3 verwendet.
Orbitalgeschwindigkeit
Um die Geschwindigkeit von TOI 560c zu berechnen, mussten wir zunächst seine Winkelgeschwindigkeit berechnen. Das Ergebnis war, dass die Winkelgeschwindigkeit von TOI 560c 3,8519 * 10^-6 rad * s^-1 beträgt. Anschließend multiplizierten wir diesen Wert einfach mit der Entfernung zwischen TOI 560c und seinem Stern und erhielten die Umlaufgeschwindigkeit von 71,994 km * s^-1.
Planetarische Zusammensetzung
Obwohl es unmöglich ist, sich über die elementare Zusammensetzung von TOI 560c völlig sicher zu sein, gibt es viele Hinweise, die darauf schließen lassen, um was es sich handeln könnte. So deutet zum Beispiel die Abhängigkeit des Planetenradius von seiner Masse darauf hin, dass der Planet nicht aus reinem Wasser besteht. Es gibt also zwei sehr wahrscheinliche Ergebnisse. Entweder besteht der Planet hauptsächlich aus Wassereis und Silikaten oder er hat ein erdähnliches Inneres und eine Hülle aus flüchtigem Wasserstoff, in der auch Helium enthalten ist. Wie aus der Sonneneinstrahlungskurve hervorgeht, liegt TOI 560c weit oberhalb des so genannten "Radius-Tals". Auch dies spricht dafür, dass der Planet eine flüchtige Hülle besitzt.
TOI-560c Schlussfolgerungen
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die von CHEOPS bereitgestellten Informationen es uns ermöglichten, die Transitlichtkurve von TOI-560c zu erstellen, seine Umlaufzeit und Entfernung von seinem Heimatstern abzuleiten sowie seine Masse, sein Volumen, seine Dichte und seine Umlaufgeschwindigkeit zu berechnen. Trotz der erfolgreichen Beschreibung der grundlegenden Eigenschaften von TOI-560c wollten wir nicht nur Informationen über diesen Planeten im Speziellen, sondern auch über seinen Heimatstern und das System im Allgemeinen vertiefen. Alles ist in der hochgeladenen PDF-Datei erklärt. Wir würden die Durchführung weiterer Spektroskopie an beiden Exoplaneten des TOI-560-Systems sehr empfehlen, da danach weitere Forschungen durchgeführt werden könnten.
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