Γκαλερί έργων 2023

Cheops_illustration_pillars

Γκαλερί έργων 2023

Μαθητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης από όλη την Ευρώπη έγιναν ντετέκτιβ εξωπλανητών με την ESA και χρησιμοποίησαν δεδομένα του δορυφόρου Cheops για να αποκαλύψουν τα μυστήρια δύο εξωπλανητών: KELT-3b και TOI-560c.

Εξερευνήστε τα παρακάτω έργα.

Planeterra

 Νικητής Βραβείου Καλύτερου Έργου
Γυμνάσιο Brno-Bystrc  Μπρνο - Νότια Μοραβία    Τσεχική Δημοκρατία 15 ετών, 19 ετών   3 / 0

Εξωτερική διεύθυνση URL για το έργο της ομάδας (π.χ. δικτυακός τόπος ή PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Σύνδεσμος βίντεο στο Youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM


TOI-560c


Περιγραφή έργου TOI-560c:

Σε ένα ηλιακό σύστημα πολύ, πολύ μακριά... 103 έτη φωτός για την ακρίβεια, βρίσκουμε τον επιθυμητό εξωπλανήτη. Όπως υποδηλώνει και το όνομά του, ο TOI-560c δεν είναι ο μοναδικός εξωπλανήτης στο ηλιακό του σύστημα. Αν και μικρός, το σύστημα περιέχει έναν δεύτερο πλανήτη με διπλάσιο περίπου μέγεθος, που ονομάζεται TOI-560b. Και οι δύο βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι τύπου Κ, τον TOI-560, έξω από την κατοικήσιμη ζώνη του ηλιακού συστήματος.

 

TOI-560c Αποτελέσματα και ανάλυση

Μέγεθος πλανήτη

Αρχικά προσδιορίσαμε τη διάμετρο του πλανήτη στα 30550,62 μέτρα, με βάθος διέλευσης 0,01372%. Για τον υπολογισμό της ακτίνας, χρησιμοποιήσαμε αρχικά τον πολλαπλασιαστή Allesfitter 2,395. Αυτό μας έδωσε μια ακτίνα 15.275,3 χιλιομέτρων. Τώρα με έναν τύπο όπου H είναι η διαφορά της καμπύλης φωτός που πήραμε από το γράφημα μέτρησης της καμπύλης φωτός του Χέοπα, η οποία ήταν 99,862, δηλαδή η διαφορά αθροίζεται σε 0,137. Από αυτό πήραμε τον πολλαπλασιαστή 2,646, ο οποίος μας έδωσε μια ακτίνα 16.752,7 χιλιομέτρων, ή περίπου μια διαφορά 10% από την πρωτογενή έξοδο του Allesfitter.

Μήκος τροχιάς

Γνωρίζουμε ότι ο TOI-560c έχει περίοδο 18,87 γήινων ημερών, γεγονός που καθιστά το έτος του πολύ μικρότερο από αυτό εδώ στη Γη.

Στο ηλιακό σύστημα, και οι δύο πλανήτες βρίσκονται σε τροχιά πολύ κοντά στο άστρο τους. Τόσο κοντά, μάλιστα, που η υψηλότερη τροχιά τους είναι πολύ χαμηλότερη από την τροχιά του Ερμή στο ηλιακό μας σύστημα. Εφόσον γνωρίζουμε την απόσταση του TOI-560c από το άστρο του, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι το μήκος της τροχιάς του είναι 117.106.752,8 χιλιόμετρα. Και από το μήκος αυτό, μπορούμε να προσδιορίσουμε την ταχύτητα της τροχιάς του σε 720.958,63 m/s.

Οι τροχιές των δύο πλανητών είναι παρόμοιες όσον αφορά την κλίση, η οποία φτάνει μόνο σε μια ανωμαλία 0,4 από τις 90°. Και οι δύο πλανήτες Β και Γ έχουν μια πολύ παρόμοια κλίση τροχιάς, οπότε μπορούμε να πούμε ότι δεν πρόκειται για πλανητάκια που ταξιδεύουν και θα έβρισκαν το δρόμο τους σε αυτό το ηλιακό σύστημα και θα παρέμεναν εκεί λόγω της βαρυτικής έλξης, αλλά μάλλον ότι δημιουργήθηκαν σε πολύ παρόμοιο χρόνο.

 

Ηλιακό σύστημα

Ο TOI-560c δεν είναι ο μοναδικός πλανήτης στο ηλιακό του σύστημα. Ένας δεύτερος πλανήτης περιφέρεται γύρω από τον TOI-560. Και οι δύο ανακαλύφθηκαν με τη μέθοδο της μετάβασης. Επιπλέον, ο TOI-560b και ο TOI-560c έχουν σχεδόν ταυτόσημες κλίσεις σχεδόν 90 μοιρών από τη δική μας οπτική γωνία, μια ακόμη απόδειξη ότι σχηματίστηκαν σε παρόμοιο χρόνο στο παρελθόν. Υπάρχουν όμως και κάποιες διαφορές. Κυρίως στο μέγεθος και την τροχιά. Ο TOI-560b έχει τροχιακή περίοδο 6,39 ημερών, τη μισή από αυτή του TOI-560c, σύμφωνα με το exoplanet.eu. Ο TOI-560b μετρήθηκε ότι έχει μέγεθος 0,249 όσο ο Δίας, ενώ ο TOI-560c μόλις 0,23. Υπάρχουν επίσης κάποιες διαφορές στα χρώματα, έχουμε κάνει κάποιες υποθέσεις για τη χημική σύσταση του TOI-560c που οδηγούν άμεσα στο χρωματικό σχήμα, όλα αναφέρονται στην καρτέλα "Ατμοσφαιρικές υποθέσεις". Και οι δύο πλανήτες βρίσκονται επίσης πολύ έξω από την κατοικήσιμη ζώνη.

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

 

Ηλικία του πλανήτη

Σύμφωνα με το http://exoplanet.eu/, ο εξωπλανήτης μας είναι αρκετά νέος, ηλικίας 750.000.000 ετών. Σε αυτή την ηλικία, η Γη βρισκόταν ακόμη στην Προκάμβρια εποχή, πράγμα που σημαίνει ότι μόνο οργανικές συστάδες σχηματίστηκαν σε προκαρυωτικά κύτταρα, από τα οποία εξελίχθηκαν τα ευκαρυωτικά κύτταρα. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του Προκάμβριου, οι επιφανειακές θερμοκρασίες ήταν μόνο λίγους βαθμούς πάνω από τους 0°C.

Αλλά τι γίνεται με το TOI-560c; Η επιφανειακή θερμοκρασία μετρήθηκε γύρω στους 225 βαθμούς, όχι ένα πολύ κατοικήσιμο περιβάλλον σε σύγκριση με τη Γη. Αν και θα μπορούσαμε να υποθέσουμε ότι υπάρχουν θερμόφιλα κύτταρα με πολύ παχιά κυτταρικά τοιχώματα που έχουν προσαρμοστεί σε αυτές τις θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, κοντά στο ηφαίστειο Kavachi στη Γη, οι θερμοκρασίες του νερού φτάνουν περίπου τους 68 °C και οι καρχαρίες εξακολουθούν να ζουν εκεί. Αλλά για τους TOI-560C, έχουμε περιορίσει τις προτάσεις μας σε μικρούς οργανισμούς, ανάλογα με την περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας και την πίεση.

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

 

Ατμοσφαιρικές υποθέσεις

Η διαφορά μεταξύ του ορισμού ενός μίνι-πεντύνου και μιας υπερ-γης είναι πολύ μικρή εδώ. Έχουμε κάνει τρεις υποθέσεις για το ποια θα μπορούσε να είναι η σύνθεση του TOI-560c, ανάλογα με τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται, αλλά και ανάλογα με το πάχος κάθε στρώματος.

Υπόθεση 1:

Σε αυτή την υπόθεση, θεωρούσαμε ότι ο πυρήνας του πλανήτη είναι υδρογόνο, που δρα ως στερεό υλικό. Ο πυρήνας θα είχε διάμετρο 8.000 χιλιομέτρων. Θα μπορούσε να υπάρχει νερό; Ναι, θα μπορούσε. Στην ακριβή πίεση των 246 MPa, η οποία θα επέτρεπε στο νερό να βρίσκεται σε υγρή κατάσταση. Αν σκεφτόμασταν ότι η ανώτερη ατμόσφαιρα είναι σαν του Ποσειδώνα, αυτό θα ήταν μια βιώσιμη επιλογή, αλλά η πυκνότητα του TOI-560c θα ξεπερνούσε τη μετρούμενη πυκνότητα. Έτσι σκεφτήκαμε ένα νέο στοιχείο ή ένωση που θα υπήρχε στην ατμόσφαιρα. Αυτή η χημική ουσία θα ήταν ελαφρώς πυκνότερη από το υδρογόνο, το ήλιο, το μεθάνιο και την αμμωνία που μαζί αποτελούν την ατμόσφαιρα του Ποσειδώνα.

Υπόθεση 2:

Σε αυτή την υπόθεση, σκεφτήκαμε ότι ο πυρήνας θα ήταν κατασκευασμένος από αλουμίνιο. Η ατμόσφαιρα θα αποτελούνταν από ήλιο και υδρογόνο. Με πίεση 26 MPa θα μπορούσαμε να δούμε νερό εκεί, με πλεονέκτημα σε σχέση με την υπόθεση 1 ότι η πίεση θα ήταν σημαντικά χαμηλότερη, δημιουργώντας πολύ πιο κατάλληλες συνθήκες για οποιοδήποτε ανιχνευτή που θα μπορούσε να σταλεί εκεί. Υποθέσαμε επίσης ότι η διάμετρος της ακτίνας είναι 5.200 χιλιόμετρα για να ταιριάζει με όλες τις συνδέσεις και την πυκνότητα. Σε αυτή την περίπτωση, η ατμόσφαιρα θα μπορούσε να είναι πιο πυκνή από ό,τι στην υπόθεση 1, καθώς ο πυρήνας δεν καταλαμβάνει τόσο πολύ χώρο.

Υπόθεση 3:

Στην τελευταία περίπτωση, η ατμόσφαιρα θα αποτελείται από ήλιο και υδρογόνο. Η κύρια διαφορά έγκειται στον πυρήνα, ο οποίος θα περιείχε λίθιο με επικάλυψη φωσφόρου. Αυτό θα ήταν μια εξαιρετική πηγή για μπαταρίες λιθίου. Ωστόσο, θέλαμε να μειώσουμε την πίεση, οπότε σκεφτήκαμε να αφήσουμε το νερό εκτός αυτής της υπόθεσης. Χωρίς νερό, η πίεση θα μπορούσε να είναι 13,6 kPa, η χαμηλότερη από όλες τις επιλογές. Μετά από πολλούς υπολογισμούς, υπολογίσαμε ότι η διάμετρος του πυρήνα είναι 6.202,7 χιλιόμετρα.

Χρώμα πλανήτη

Σύμφωνα με τις ιστοσελίδες www.exoplanets.nasa.gov και www.exoplanet.eu, το TOI-560c απεικονίζεται με πορτοκαλί χρώμα. Ωστόσο, καθώς ο TOI-560 είναι αστέρας τύπου K4V και ο TOI-560c έχει λεπτή ατμόσφαιρα, πιστεύουμε ότι το χρώμα μπορεί να οφείλεται στο χρώμα του αστέρα και στο φως που εκπέμπει. Δεδομένου ότι ο TOI-560 έχει έντονο πορτοκαλί χρώμα, το χρώμα αυτό θα αντανακλάται στον TOI-560c.

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

Exoplanet-catalog - Εξερεύνηση εξωπλανητών: Πλανήτες πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. (n.d.). Εξερεύνηση εξωπλανητών: Πλανήτες πέρα από το ηλιακό μας σύστημα. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

 

 

Πότε θα γίνει η επόμενη διέλευση;

Μάθαμε ότι η τελευταία διέλευση έγινε στις 5 Ιουνίου 2023 και ξεκίνησε στις 1:28 και διήρκεσε μέχρι τις 5:04. Από αυτό και από άλλα δεδομένα υπολογίσαμε ότι η επόμενη θα γίνει στις 23 Ιουνίου από τις 22:35 μέχρι τις 24 Ιουνίου στις 2:11. Και στις 24 Ιουνίου, ο TOI-560C θα βρίσκεται στο υποθετικό κέντρο του TOI-560, ή τουλάχιστον έτσι φαίνεται από τη δική μας οπτική γωνία.

Σύγκριση πλανητών

TOI-560c
Γη
Ποσειδώνας
KELT-3b

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

Ακτίνα
15.275,3 χιλιόμετρα
6.371 χιλιόμετρα
24,622 χιλιόμετρα
93,191 χιλιόμετρα

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

Βαρύτητα
13,77653981 m/s2
9,807 m/s2
11,15 m/s2
3,296 m/s2

Θερμοκρασία
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Περίοδος τροχιάς
18,87 ημέρες
365 ημέρες
60,265 ημέρες
2,7 ημέρες

Απόσταση αστέρων
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

 

Σύγκριση αστέρων

TOI-560
Ήλιος

Ηλικία
750 εκατομμύρια
 3,853 εκατομμύρια

Μάζα

 27 %

Ακτίνα
452.200 χιλιόμετρα
35 %

Τύπος αστεριού
K4V
G2V

Θερμοκρασία
4,240
30 %

Μέγεθος
9.67
4,84 (επομένως μεγαλύτερη φωτεινότητα)

 

Συγκρίσεις Allesfitter

Η μεγαλύτερη διαφορά που μετρήσαμε ήταν στην ακτίνα. Προσπαθήσαμε αρχικά να χρησιμοποιήσουμε τον πολλαπλασιαστή Allesfitter 2,395. Αλλά όταν χρησιμοποιήσαμε τον τύπο του βάθους διέλευσης, πήραμε έναν πολλαπλασιαστή 2,646 και επομένως μια ακτίνα 16,752 km αντί για 15,275 km.

Η επόμενη διαφορά ήταν στην απόσταση, όπου εμείς την υπολογίσαμε σε 0,1245 au, αλλά ο Allesfitter βρήκε μόνο 0,124 au.

 

Ομάδα Planeterra

Κατασκευασμένο από: Karel, Simon και Tom


Συμπεράσματα TOI-560c

Τέλος, πιστεύουμε ότι το πιο πιθανό σενάριο για τον TOI-560c είναι ότι η ατμόσφαιρα είναι αρκετά αραιή, αλλά υπάρχει αρκετή βαρύτητα για να τον κρατήσει στη θέση του. Οι υψηλές πιέσεις φαίνονται επίσης εκτός τόπου και χρόνου, οπότε πιστεύουμε ότι η απουσία νερού είναι σωστή, όπως και η ύπαρξη ζωής στην επιφάνεια του πλανήτη.

 

Πηγές: 

About - Hack an exoplanet, [χωρίς ημερομηνία]. Online. Διαθέσιμο από: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Κατάλογος εξωπλανητών | Discovery - Exoplanet Exploration: [χωρίς ημερομηνία]. Exoplanet Exploration: Σελίδα 4 από 5. Online. Διαθέσιμο από: 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 Δεκεμβρίου 2021. Διαθέσιμο από: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Η εγκυκλοπαίδεια των εξωηλιακών πλανητών - Διαγράμματα. (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, [χωρίς ημερομηνία]. Σε απευθείας σύνδεση. Διαθέσιμο από: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html
 


Υποστηρικτικά αρχεία:

Όλα τα έργα