Galería de proyectos 2023
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.
C/2022 E3 ZTF
Premio al mejor proyecto
Gimnasio Na Vítězné pláni Praga - Praga República Checa 18 años, 17 años 2 / 2
https://hacktoi560c.blogspot.com/
TOI-560c
Descripción del proyecto TOI-560c:
Somos dos adolescentes de instituto y decidimos participar en el Hackathon de Praga porque a los dos nos interesan la astronomía y el espacio, y este parecía un proyecto muy bonito y una buena oportunidad.
El Hackathon tuvo lugar en el Planetario de Praga y duró 24 horas durante las cuales estuvimos analizando datos sobre el exoplaneta TOI-560 c. Hicimos hipótesis, buscamos más datos sobre el exoplaneta y contamos y verificamos nuestras hipótesis. Había doce equipos de toda la República Checa y organizadores dispuestos a ayudarnos.
TOI-560c Resultados y análisis
Estuvimos investigando datos básicos sobre el exoplaneta TOI-560 c, como el radio, la densidad, la distancia a su estrella, etc.
Después de saber más sobre el exoplaneta nos centramos en la cuestión de si podría haber vida en él. Investigábamos si TOI-560 c podía mantener una atmósfera en caso de tenerla. Y también nos centramos en las características de su estrella, por ejemplo, su luminosidad y flujo espectral para saber más sobre las condiciones del planeta.
Fue una experiencia apasionante y nos gustaría presentar nuestro viaje y nuestras conclusiones en los párrafos siguientes.
Los cinco primeros cálculos eran tareas obligatorias, los demás nos los inventábamos.
Profundidad de tránsito
Al principio, recibimos datos con valores porcentuales de luz procedente de la estrella TOI-560 durante el tránsito del exoplaneta registrados por el satélite Keops. Utilizando los parámetros del radio del planeta y el tiempo de tránsito medio (ya conocíamos el radio de la estrella) creamos una curva aproximada de decaimiento de la luminosidad en el programa Allesfitter. Esto también nos dio el radio aproximado del exoplaneta. El programa evaluó nuestra curva y determinó hasta qué punto éramos precisos y obtuvimos un valor real para comparar. Como resultado vimos que nuestra estimación de la profundidad de tránsito tenía una desviación de 2,6% respecto a Allesfitter. El programa también nos dio alguna información más, como el periodo orbital. (La curva de luz y los histogramas se adjuntan en el archivo #1 y #2).
Radio
Utilizamos la profundidad de tránsito para calcular el radio del planeta. El resultado de este cálculo nos dio un radio de 15.679,25137 kilómetros. (El cálculo completo se adjunta en el archivo #3).
Período orbital
La siguiente tarea fue responder a la pregunta de cuándo se producirá el próximo tránsito del planeta alrededor de su estrella. Para este cálculo, asumimos que el 23 de enero a las 13:12 cuando Keops observó TOI-560 fue el inicio del tránsito. Como el período orbital dura 18,8797 días, calculamos que el próximo tránsito se producirá el viernes 23 de junio a las 14:06, es decir, exactamente 12,0376 días desde la fecha en que hicimos los cálculos (domingo 11 de junio).
Distancia orbital
Para calcular la distancia orbital de TOI-560 c a su estrella utilizamos una fórmula basada en la tercera ley de Kepler. Puedes encontrar esta fórmula y todo el proceso de cálculo adjunto en el cuarto archivo. El resultado del cálculo nos dio una distancia de 3.586.728.628 km.
Agua líquida
Después nos centramos en las cuestiones de la temperatura, el agua líquida y la habitabilidad del exoplaneta. Teníamos información de que la temperatura era de 225 ± 15°C. El agua es líquida entre 0 °C y 100 °C, dependiendo de la presión atmosférica. Buscamos en Google un gráfico del estado del agua en función de la presión y la temperatura y descubrimos que la presión tenía que ser de al menos 1 MPa para que el agua fuera líquida. En la Tierra, tenemos 1MPa de presión a una profundidad de 91,89 metros (incluyendo la presión atmosférica) y a 102,24 metros (sin presión atmosférica). Además, nuestra presión atmosférica es de 101.300 Pa con una constante de gravitación de 9,81. Si TOI-560 c tuviera la misma atmósfera que la Tierra, la presión atmosférica sería de 163.464 Pa debido a su gravitación 1,62 veces más fuerte. Esto lo calculamos utilizando el radio y la masa del planeta (la masa se especificaba en las instrucciones). A partir del cálculo (fichero #5), concluimos que la atmósfera de TOI-560 c tendría que ser 6,12 veces mayor o más densa que la atmósfera terrestre para tener agua en estado líquido.
Volumen y densidad
La última tarea obligatoria era calcular la densidad de TOI-560 c. Utilizamos la fórmula ρ=M/V. Ya sabíamos que la masa del planeta era aproximadamente 9,70 * la masa de la Tierra. Pero no sabíamos el volumen. Utilizamos una fórmula sencilla que supone que el planeta es perfectamente redondo - 4/3*π*R3. Así supimos que el volumen es de 1,6146 * 1023 km3. Luego calculamos que la densidad era de 3,587786, que es 1,5 veces menor que la densidad de la Tierra (5,51). Pero es más de dos veces mayor que la densidad de Neptuno. De ahí podemos concluir que TOI-560 c no es un planeta gaseoso, pero tampoco es de material pesado. Su densidad es similar a la de Marte (3,93), por lo que es posible que tenga una estructura similar a la de Marte. (Los cálculos se adjuntan en el archivo #3)
Vida
Cuando terminamos las tareas obligatorias decidimos volver a la cuestión de la vida. Determinamos cuatro categorías de condiciones para la presencia de vida:
magnetosfera
agua líquida
atmósfera (con oxígeno y ozono)
calor (temperatura) y luz
Con la información actualmente disponible, los científicos no pueden estar seguros de que TOI-560 c tenga una magnetosfera. Tendría que tener un núcleo metálico. Dado que tiene una estructura similar a la de Marte, podemos suponer que esto no es probable. Si tuviera el núcleo metálico, el resto del planeta tendría que estar hecho de gas, ser extremadamente ligero para ajustarse a la densidad media del planeta. Sin embargo, no podemos sacar conclusiones seguras sobre este asunto.
En el párrafo anterior hemos hablado del agua líquida.
Lo primero que tenemos que saber relacionado con la atmósfera es si TOI-560 c tiene una gravedad lo suficientemente fuerte como para poder mantener una atmósfera. Suponemos que sí pero hemos hecho algunos cálculos para estar seguros (se adjuntan en el archivo #6). La velocidad de escape que tiene que tener todo objeto que quiera abandonar la superficie de TOI-560 c es de 22,25 km*s-1 y la molécula H2 tiene una velocidad media cuadrática de 2.491,51 m*s-1 (archivo 7). La velocidad de escape es mucho mayor que la velocidad media cuadrática, por lo que TOI-560 c puede mantener incluso las moléculas H2 más rápidas. Otra cosa es el ozono O3 y el oxígeno O2. Basándonos en los datos disponibles no podemos averiguar nada sobre la estructura de la hipotética atmósfera. Pero el telescopio HARPS con su espectrógrafo es capaz de confirmar la existencia de la atmósfera e incluso detectar su estructura.
La luz y el calor de TOI-560 c proceden de su estrella TOI-560. De hecho, TOI-560 es dos veces mayor que el sol. La luminosidad del sol es de 3,827*1026 W y la de TOI-560 es de 6,04429*1029 W. El flujo espectral también depende de la distancia del objeto a la estrella. Y como la distancia orbital de TOI-560 c a su estrella es de aproximadamente 0,1249 UA, el flujo espectral es de 13.681.47386 W*m-2, que es 10 veces mayor que el flujo espectral del Sol en la Tierra. (Los cálculos se adjuntan en el archivo #8)
La habitabilidad depende de la distancia orbital a la estrella. Si la Tierra estuviera demasiado cerca o demasiado lejos del Sol no podría haber agua líquida ni vida. Pero no sabemos cuánto afecta a la temperatura del planeta la hipotética atmósfera y cuánto la distancia. Sin embargo, podemos calcular las zonas habitables sin tener en cuenta la atmósfera.
TOI-560c Conclusiones
Ahora que sabemos más sobre el planeta y sus condiciones, podemos compararlo con los planetas del Sistema Solar (gráficos en el archivo #9). En algunos aspectos, el planeta se parece a los planetas rocosos, pero en otros a los gigantes gaseosos. Es realmente improbable que haya vida aquí debido a la alta temperatura y a la pequeña distancia de la estrella (hay radiación de la estrella). Sería útil disponer de más información sobre la estructura del exoplaneta y su atmósfera, si la tiene. El telescopio HARPS podría proporcionar información valiosa sobre los distintos aspectos de la atmósfera.
Archivos de apoyo:
