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.
JOVAAS
Νικητής Βραβείου Καλύτερου Έργου
Αστρονομική Εταιρεία Sabadell Sabadell - Καταλονία Ισπανία 18 ετών, 17 ετών, 16 ετών 4 / 1
TOI-560c
Περιγραφή έργου TOI-560c:
Στο πλαίσιο του Hack an Exoplanet Hackathon, αναλύσαμε δεδομένα που μας παρείχε η ESA για να ερευνήσουμε τον εξωπλανήτη TOI-560c. Μέσω της ανάλυσης των προσαρμοσμένων καμπυλών φωτός διέλευσης που παρέχονται από το τηλεσκόπιο CHEOPS, διαπιστώσαμε ότι ο TOI-560c έχει ακτίνα 2,66 φορές τη Γη και μάζα 9,70 γήινες μάζες. Αυτό αποκαλύπτει ότι αυτός ο εξωπλανήτης είναι τύπου υπερ-Γης. Επιπλέον, λάβαμε μια περίοδο τροχιάς 18,88 ημερών μέσω μιας αυτοματοποιημένης προσαρμογής της καμπύλης φωτός διέλευσης, που διευκολύνθηκε από το λογισμικό Allesfitter. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήσαμε τον τρίτο νόμο του Κέπλερ για να υπολογίσουμε την απόσταση μεταξύ του TOI-560c και του αστέρα-ξενιστή του. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν απόσταση 0,125 AU, γεγονός που υποδηλώνει ότι η πιθανότητα ανεύρεσης υγρού νερού στην επιφάνειά του είναι πολύ μικρή, δεδομένων των θερμών θερμοκρασιών του, περίπου 225ºC. Τέλος, υπολογίσαμε την πυκνότητα του πλανήτη μέσω του τύπου της πυκνότητας. Αυτό μας επέτρεψε να εκτιμήσουμε ότι ο TOI-560c έχει πυκνότητα περίπου 3,89 g/cm^3. Αυτός ο προσδιορισμός της πυκνότητας δείχνει ότι ο πλανήτης είναι ελαφρώς ελαφρύτερος από τον Άρη αλλά πυκνότερος από τους γίγαντες αερίου που υπάρχουν στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Λόγω των τιμών που έχουμε λάβει για την πυκνότητα του TOI-560c, εικάζουμε ότι αποτελείται από βραχώδη υλικά όπως σίδηρο ή άνθρακα.
TOI-560c Αποτελέσματα και ανάλυση
Με όλα τα δεδομένα που παρασχέθηκαν, η ομάδα μας έλυσε με επιτυχία το μυστήριο του Toi-560c. Πρώτα απ' όλα προσαρμόσαμε την παρεχόμενη καμπύλη φωτός διέλευσης στο Allesfitter για να λάβουμε πληροφορίες σχετικά με το άστρο και τον πλανήτη. Αφού λάβαμε τα δεδομένα από το Allesfitter, ξεκινήσαμε την ανάλυση των αποτελεσμάτων.
Μέγεθος
Το πρώτο πράγμα που κάναμε ήταν να υπολογίσουμε την ακτίνα του Πλανήτη, ακολουθώντας τον επόμενο τύπο:
Βάθος διέλευσης (%) = (π R_πλανήτη^2) / (π R_αστέρα^2) * 100
Βρήκαμε το βάθος διέλευσης στο γράφημα που παρέχει η Allesfitter. Επιλέξαμε 0,14% ως τιμή βάθους διέλευσης.
Σχ.1 Πίνακας καμπύλης Transit Light του TOI-560c
Απομονώσαμε την ακτίνα του πλανήτη με τον ακόλουθο τρόπο:
R_TOI-560c = √ (βάθος διέλευσης (%) * R_star^2 / 100) = √ (0,14 * (0,65 * R_sun)^2 / 100)= √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100)
Μετά την αντικατάσταση, καταλήξαμε στα ακόλουθα αποτελέσματα:
R_TOI-560c = √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100) = 1,697934189... x 10^7 m ≈ 2,66 R_earth
Με αυτά τα αποτελέσματα καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι ο TOI-560c είναι μια υπερ-Γη επειδή η ακτίνα του είναι περίπου δύο φορές μεγαλύτερη από την ακτίνα της Γης.
Περίοδος τροχιάς και απόσταση
Μπορούμε να βρούμε την τιμή της τροχιακής περιόδου σε έναν πίνακα που παρέχει ο Allesfitter και πρέπει να μετατρέψουμε τις ημέρες σε δευτερόλεπτα.
Σχ.2 Πίνακας με πληροφορίες που παρέχονται από το εξάρτημα στο Allesfitter.
T = 18,8797 ημέρες = 1,6312 x 10^6 s
Πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τη μάζα του άστρου σε αυτόν τον τύπο και πρέπει να είναι επίσης σε χιλιόγραμμα. Μπορούμε να βρούμε τη μάζα του άστρου στο αρχείο της υπόθεσης.
Σχ.3 Πληροφορίες για το αστέρι που βρέθηκαν στον φάκελο της υπόθεσης
M = 0,73 * M_sun = 1,4515 x 10^30 kg
Το επόμενο βήμα ήταν ο υπολογισμός της απόστασης από το άστρο του. Για να λύσουμε αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιήσαμε τον 3ο νόμο του Κέπλερ:
T^2 = (4π^2 / GM) * d^3
Στη συνέχεια απομονώσαμε την απόσταση από τον τύπο:
d^3 = T^2 * (GM / 4π^2)
Μόλις αλλάξαμε αυτές τις μονάδες, αντικαταστήσαμε τις τιμές και πετύχαμε το επόμενο αποτέλεσμα:
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
Με αυτές τις πληροφορίες, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι ο πλανήτης αυτός είναι δυνητικά μη κατοικήσιμος λόγω της μικρής απόστασής του από το άστρο του. Αυτή η απόσταση συνεπάγεται πολύ υψηλές θερμοκρασίες και πολύ μικρή πιθανότητα να βρεθεί υγρό νερό.
Θερμοκρασία και κατοικησιμότητα
Όπως βλέπουμε σε αυτό το διάγραμμα, το TOI-560c έχει θερμοκρασίες άνω των 200ºC. Στον φάκελο της υπόθεσης, αναφέρεται ότι η θερμοκρασία είναι περίπου 225ºC.
Σχ.4 Διάγραμμα με τις θερμοκρασίες και τις αποστάσεις από τα αστέρια των διαφόρων πλανητών που βρέθηκαν στο βίντεο Step 4.
Αυτή η θερμοκρασία μπορεί να οφείλεται στην εγγύτητά του με το άστρο του, καθώς βρίσκεται μόνο σε απόσταση 0,125 AU, όπως υπολογίσαμε προηγουμένως. Γι' αυτό και θεωρούμε τον πλανήτη αυτό μη κατοικήσιμο, γιατί η υπερβολική του θερμότητα καθιστά πολύ δύσκολη την ύπαρξη υγρού νερού και δεν θα μπορούσαμε να αντισταθούμε στη θερμότητα και την ακτινοβολία που εκπέμπει το άστρο σε αυτή την απόσταση.
Πυκνότητα και σύνθεση
Το τελευταίο πράγμα που έπρεπε να ελέγξουμε ήταν η πυκνότητα και η σύνθεση του άστρου.
Πρώτα απ' όλα, είχαμε τον τύπο της πυκνότητας:
ρ = MV
Στη συνέχεια, αντικαθιστούμε τη μάζα με τη μάζα του πλανήτη και τον όγκο με τον όγκο του πλανήτη.
ρ_πλανήτης = M_πλανήτης / (4πR_πλανήτης^3 / 3) = 9,70*M_γη / (4π (1,697934189 x 10^7 m) / 3) = 3,89281 x 10^3 kg / m^3
ρ_TOI-560c = 3,89281 g / cm^3
Μπορούμε να δούμε ότι η πυκνότητα του TOI-560c είναι λίγο ελαφρύτερη από την πυκνότητα του Άρη, καθώς αυτή τη στιγμή είναι 3,93 g/cm3.
Όπως αναφέρει ο φάκελος της υπόθεσης, υποθέτουμε ότι ο TOI-560c είναι ένας μίνι Ποσειδώνας ή μια υπερ-Γη, αλλά δεν μπορούμε να επιβεβαιώσουμε τη σύνθεσή του. Αν και, αν εξετάσουμε τη σύνθεση αυτού του είδους των πλανητών, μπορούμε να περιμένουμε ότι ο TOI-560c είναι ένας βραχώδης πλανήτης, που σχηματίζεται κυρίως από πυρίτιο και οξυγόνο. Αυτά τα στοιχεία μπορεί να συνοδεύονται από άλλα, όπως αλουμίνιο, σίδηρο, μαγνήσιο ή ασβέστιο.
Συμπεράσματα TOI-560c
Συμπερασματικά, μπορούμε να επιβεβαιώσουμε ότι ο TOI-560c δεν είναι κατοικήσιμος για εμάς λόγω της θερμής θερμοκρασίας του, που πιθανώς οφείλεται στη μικρή απόσταση από το άστρο του. Η περίοδος της τροχιάς του είναι πολύ ταχύτερη από εκείνη του Ερμή και η πυκνότητά του είναι λίγο χαμηλότερη από εκείνη του Άρη. Έχει ακτίνα σχεδόν δυόμισι φορές μεγαλύτερη από τη γήινη ακτίνα με μάζα σχεδόν τη μισή μάζα του Ποσειδώνα. Δεν μπορούμε να ξέρουμε ακριβώς τη σύνθεσή του, φαίνεται ότι είναι ένας πλανήτης μεγέθους μίνι Ποσειδώνα, αλλά συμπεραίνουμε ότι έχει σχηματιστεί βασικά από πετρώματα, καθώς τα πετρώματα έχουν συνήθως πυκνότητα 2,5 ∼ 3 g/cm^3, οπότε υποθέτουμε ότι αποτελείται από πετρώματα και έναν μικρό μεταλλικό πυρήνα μέχρι να ληφθούν δεδομένα για τη σύνθεσή του.
Υποστηρικτικά αρχεία:
