Galería de proyectos 2023

Pilares de la ilustración de Keops

Estudiantes de secundaria de toda Europa se convirtieron en detectives de exoplanetas con la ESA y utilizaron los datos del satélite Cheops para desvelar los misterios de dos objetivos exoplanetarios: KELT-3b y TOI-560c.

Explore los proyectos a continuación.

Planeterra

Premio al mejor proyecto
Gimnasio Brno-Bystrc Brno - Moravia del Sur República Checa 15 años, 19 años 3 / 0

URL externa del proyecto del equipo (por ejemplo, página web o PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Enlace de vídeo en Youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM

TOI-560c

Descripción del proyecto TOI-560c:

En un sistema solar muy, muy lejano... 103 años luz para ser exactos, encontramos nuestro deseado exoplaneta. Como su nombre indica, nuestro TOI-560c no es el único exoplaneta de su sistema solar. Aunque pequeño, el sistema contiene un segundo planeta de aproximadamente el doble de tamaño, llamado TOI-560b. Ambos orbitan alrededor de una estrella de tipo K, TOI-560, fuera de la zona habitable del sistema solar.

TOI-560c Resultados y análisis

Tamaño del planeta

En primer lugar, determinamos el diámetro del planeta en 30550,62 metros, con una profundidad de tránsito de 0,01372%. Para calcular el radio, utilizamos en primer lugar el multiplicador Allesfitter de 2,395. Esto nos dio un radio de 15.275,3 kilómetros. Esto nos dio un radio de 15.275,3 kilómetros. Ahora, con una fórmula donde H es la diferencia de la curva de luz que tomamos del gráfico de medición de la curva de luz de Keops, que era de 99,862, lo que significa que la diferencia sumaba 0,137. De ahí obtuvimos el multiplicador de 2,646, lo que nos dio un radio de 16.752,7 km, o una diferencia de unos 10% respecto a la salida primaria de Allesfitter.

Longitud de la órbita

Sabemos que TOI-560c tiene un período anual de 18,87 días terrestres, lo que hace que su año sea mucho más corto que aquí en la Tierra.

En el Sistema Solar, ambos planetas orbitan muy cerca de su estrella. Tan cerca, de hecho, que la órbita más alta es mucho más baja que la órbita de Mercurio en nuestro Sistema Solar. Como conocemos la distancia de TOI-560c a su estrella, podemos calcular que la longitud de su órbita es de 117.106.752,8 km. Y a partir de esta longitud, podemos determinar que la velocidad orbital es de 720.958,63 m/s.

Las órbitas de ambos planetas son similares en cuanto a la inclinación, que sólo alcanza una irregularidad de 0,4 respecto a 90°. Tanto el planeta B como el C tienen una inclinación orbital muy similar, por lo que podemos afirmar que no son planetas viajeros que encontraran su camino hacia este sistema solar y se quedaran allí debido a la atracción gravitatoria, sino que fueron creados en un momento muy similar.

Sistema solar

TOI-560c no es el único planeta de su sistema solar. Un segundo planeta orbita alrededor de TOI-560. Ambos fueron descubiertos utilizando el método de transición. Además, TOI-560b y TOI-560c tienen inclinaciones casi idénticas a casi 90 grados desde nuestro punto de vista, una prueba más de que se formaron en un momento similar en el pasado. Pero hay algunas diferencias. Principalmente en tamaño y órbita. TOI-560b tiene un periodo orbital de 6,39 días, la mitad que TOI-560c, según exoplanet.eu. TOI-560b mide 0,249 veces el tamaño de Júpiter, mientras que TOI-560c sólo 0,23 veces. También hay algunas diferencias en los colores, hemos hecho algunas hipótesis sobre la composición química de TOI-560c que conducen directamente al esquema de colores, todo se menciona en la pestaña "Hipótesis atmosféricas". Ambos planetas se encuentran fuera de la zona habitable.

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

Edad del planeta

Según http://exoplanet.eu/, nuestro exoplaneta es bastante joven, con 750.000.000 de años. A esta edad, la Tierra aún se encontraba en la era precámbrica, lo que significa que sólo se formaron grupos orgánicos en células procariotas, a partir de las cuales evolucionaron las células eucariotas. Sin embargo, durante el Precámbrico, las temperaturas de la superficie sólo superaban en unos pocos grados los 0 °C.

¿Pero qué pasa con TOI-560c? La temperatura de la superficie se midió en torno a 225, un entorno poco habitable en comparación con la Tierra. Aunque podríamos especular sobre células termófilas con paredes celulares extragruesas que se han adaptado a estas temperaturas. Por ejemplo, cerca del volcán Kavachi, en la Tierra, las temperaturas del agua alcanzan unos 68 °C y allí aún viven tiburones. Pero para TOI-560C, hemos limitado nuestras sugerencias a pequeños organismos, en función del contenido atmosférico y la presión.

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

Hipótesis atmosféricas

La diferencia entre la definición de un minineptuno y la de una supertierra es muy tenue en este caso. Hemos formulado tres hipótesis sobre cuál podría ser la composición de TOI-560c, en función de los elementos que lo componen y también en función del grosor de cada capa.

Hipótesis 1:

En esta hipótesis, pensamos en el núcleo del planeta como hidrógeno, actuando como un material sólido. El núcleo tendría 8.000 kilómetros de diámetro. ¿Podría haber agua? Sí, podría. A la presión exacta de 246 MPa, lo que permitiría que el agua estuviera en estado líquido. Si pensamos que la atmósfera superior es similar a la de Neptuno, ésta sería una opción viable, pero la densidad de TOI-560c superaría nuestra densidad medida. Así que pensamos en un nuevo elemento o compuesto que estaría en la atmósfera. Esta sustancia química sería ligeramente más densa que el hidrógeno, el helio, el metano y el amoníaco que juntos componen la atmósfera de Neptuno.

Hipótesis 2:

En esta hipótesis, pensamos que el núcleo estaría hecho de aluminio. La atmósfera sería de helio e hidrógeno. Con una presión de 26 MPa podríamos ver agua allí, con la ventaja sobre la hipótesis 1 de que la presión sería significativamente menor, lo que crearía unas condiciones mucho más adecuadas para cualquier sonda que pudiera enviarse allí. También hemos supuesto que el diámetro del radio es de 5.200 km para que coincidan todas las conexiones y la densidad. En este caso, la atmósfera podría ser más densa que en la hipótesis 1, ya que el núcleo no ocupa tanto espacio.

Hipótesis 3:

En este último caso, la atmósfera estaría formada por helio e hidrógeno. La principal diferencia está en el núcleo, que contendría litio con una capa de fósforo. Esto sería una gran fuente para las baterías de litio. Sin embargo, queríamos bajar la presión, así que pensamos en dejar el agua fuera de esta hipótesis. Sin agua, la presión podría ser de 13,6 kPa, la más baja de todas las opciones. Tras muchos cálculos, estimamos que el diámetro del núcleo era de 6.202,7 km.

Color del planeta

Según www.exoplanets.nasa.gov y www.exoplanet.eu, TOI-560c se representa de color naranja. Sin embargo, como TOI-560 es una estrella de tipo K4V y TOI-560c tiene una atmósfera fina, pensamos que el color puede deberse al color de la estrella y a la luz que emite. Dado que TOI-560 tiene un color naranja brillante, este color se reflejaría en TOI-560c.

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

Exoplanet-catalog - Exploración de exoplanetas: Planetas más allá de nuestro Sistema Solar. (s.f.). Exploración de exoplanetas: Planetas más allá de nuestro Sistema Solar. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

¿Cuándo será el próximo tránsito?

Averiguamos que el último tránsito fue el 5 de junio de 2023 y comenzó a las 1:28 y duró hasta las 5:04. A partir de esto y de otros datos calculamos que el próximo será el 23 de junio desde las 22:35 hasta el 24 de junio a las 2:11. A partir de esto y de otros datos calculamos que el próximo será el 23 de junio desde las 22:35 hasta el 24 de junio a las 2:11. Y el 24 de junio, TOI-560C estará en el hipotético centro de TOI-560, o al menos así se ve desde nuestro punto de vista.

Comparación de planetas

TOI-560c
Tierra
Neptuno
KELT-3b

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

Radio
15.275,3 km
6.371 km
24.622 km
93.191 km

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

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

Temperatura
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Período orbital
18,87 días
365 días
60.265 días
2,7 días

Distancia estelar
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

Comparación de estrellas

TOI-560
Sol

Edad
750 millones
3.853 millones

Masa

27 %

Radio
452.200 km
35 %

Tipo de estrella
K4V
G2V

Temperatura
4,240
30 %

Magnitud
9.67
4,84 (por tanto, más luminosidad)

Comparaciones Allesfitter

La mayor diferencia que medimos fue en el radio. Primero intentamos utilizar el multiplicador de Allesfitter de 2,395. Pero cuando utilizamos la fórmula de la profundidad de tránsito, obtuvimos un multiplicador de 2,646 y, por tanto, un radio de 16.752 km en lugar de 15.275 km.

La siguiente diferencia se produjo en la distancia, que nosotros calculamos en 0,1245 au, mientras que Allesfitter sólo llegó a 0,124 au.

Equipo Planeterra

Hecho por: Karel, Simon y Tom

TOI-560c Conclusiones

Por último, creemos que la hipótesis más probable para TOI-560c es que la atmósfera sea bastante fina, pero que haya suficiente gravedad para mantenerla en su sitio. Las altas presiones también parecen fuera de lugar, por lo que pensamos que la ausencia de agua es correcta, al igual que la existencia de vida en la superficie del planeta.

Fuentes:

Acerca de - Hackear un exoplaneta, [sin fecha]. En línea. Disponible en: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Catálogo de exoplanetas | Descubrimiento - Exploración de exoplanetas: Planetas más allá de nuestro Sistema Solar, [sin fecha]. Exploración de exoplanetas: Planetas más allá de nuestro Sistema Solar. En línea. Disponible en: 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. En línea. 26 de diciembre de 2021. Disponible en: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Enciclopedia de planetas extrasolares - Diagramas. (s.f.). http://exoplanet.eu/diagrams/

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (s.f.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
TOI-560 c, [sin fecha]. En línea. Disponible en: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html

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