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Evangelická Akademie Praha  Praga -    República Checa 17 años, 15 años   4 / 2

TOI-560c

Descripción del proyecto TOI-560c:

Este trabajo se centra en el exoplaneta TOI-560 c (denominado mini-Neptuno o super-Tierra), uno de los dos exoplanetas que orbitan alrededor de la estrella enana de tipo K TOI-560, observado mediante el método de tránsito con el telescopio espacial CHaracterising ExOPlanets Satellite (CHEOPS). El objetivo de nuestra investigación era calcular las propiedades fundamentales de este exoplaneta, incluyendo su radio, masa, distancia orbital, periodo orbital, densidad y temperatura media. A partir de estos resultados, el trabajo pretende determinar si este exoplaneta reúne las condiciones necesarias para la existencia de vida similar a la terrestre. Según la información disponible, la existencia de vida similar a la terrestre en TOI-560 c se considera improbable.

Para calcular el radio del exoplaneta TOI-560 c se utiliza el método del tránsito, que consiste en observar el paso del planeta por delante de su estrella anfitriona. Se determina el radio medio del planeta en comparación con el radio de la Tierra. La distancia orbital media y el periodo orbital se calcularon utilizando las leyes de Kepler. La densidad del exoplaneta TOI-560 c se obtuvo a partir de los valores de volumen y masa basados en el radio estimado.

Los resultados indican que el exoplaneta TOI-560 c tiene un radio aproximadamente 2,37 veces mayor que el de la Tierra, una masa aproximadamente 9,7 veces mayor que la de la Tierra, una distancia orbital media de unas 0,124 UA y un periodo orbital de aproximadamente 18,88 días. La densidad estimada del exoplaneta es de aproximadamente 4,004 g/cm3, y la temperatura media se estima en 225 °C.

TOI-560c Resultados y análisis

1. 1. Análisis de datos
El objetivo del análisis es determinar el radio del exoplaneta TOI-560 c, su periodo orbital, la distancia a su estrella y su densidad. Los métodos de cálculo se presentan en las secciones siguientes.
3.1. El radio de TOI-560 c
Para determinar el radio del planeta, era necesario conocer la profundidad del tránsito (es decir, el porcentaje de disminución del brillo de la estrella TOI-560 cuando el planeta TOI-560 c se encontraba entre el observador y su estrella). En nuestros cálculos, se estimó que era de 0,2%.

Posteriormente, se procede al análisis con la fórmula:

(1.1)

R representa el radio; p representa el exoplaneta (TOI-560 c) y s representa su estrella (TOI-560).

A continuación se modifica la fórmula para calcular el radio:

(1.2)

Los valores conocidos se sustituyen en la fórmula (3.2.):

A continuación se calculan los radios.

 

 

 

 
(1.3)

Figura 2: Curva de luz en tránsito del TOI-560 c [[1]]

Sin embargo, debido a la estimación imprecisa del porcentaje de profundidad de tránsito, nuestro resultado resultó ligeramente superior al real. Tomando como referencia los valores obtenidos en el programa Allesfitter, ajustamos nuestro resultado a REarth, y este valor se utiliza como base para los cálculos posteriores.

3.2. Período orbital

Para calcular el periodo orbital, era necesario conocer la constante gravitatoria (G) y la masa del Sol (MS).

Encontramos ambos valores en la página web Hack an Exoplanet[[1]]. Los valores con los que trabajamos son los siguientes:

(1.4)

 

 
(1.5)

A partir de los valores obtenidos con el programa Allesfitter, se determinó el periodo orbital de TOI-560 c (18,8797 días). Para los cálculos posteriores, se convierte este valor a segundos (1631206,082 s).

Estos valores se utilizaron en la fórmula

(1.6)

donde d representa la distancia orbital.

El trabajo con la fórmula se desarrolló del siguiente modo:

(1.7)

 

(1.8)

 

(1.9)

Figura 3: Modelo de la órbita de TOI-560 c alrededor de la estrella TOI-560 (el punto azul en el rectángulo amarillo representa TOI-560 c) [[1]]

(1.10)

A partir de los cálculos, se obtiene un resultado de 0,124 UA, que es una distancia menor en comparación con la distancia de la Tierra al Sol (1 UA). La comparación de los valores relativos a TOI-560 c con los relativos a planetas del Sistema Solar se abordará en una parte posterior del estudio. Llegados a este punto, conviene mencionar que, basándonos en el periodo orbital y la distancia a la estrella anfitriona, se puede deducir que TOI-560 c está muy cerca de su estrella y no se encuentra dentro de la zona habitable (Figura 3).
3.3. Temperatura
La temperatura media de TOI-560 c se determinó a partir de los datos disponibles obtenidos por el telescopio CHEOPS, proporcionados en la página web Hack an Exoplanet [[2]]. La temperatura media de TOI-560 c es de aproximadamente 225°C. Esto supera significativamente las temperaturas de casi todos los planetas del Sistema Solar, con la posible excepción de Venus, donde la temperatura media alcanza valores en torno a los 565°C. La temperatura de TOI-560 c se aproxima a la de Mercurio, donde la temperatura media alcanza hasta 167°C. Tal temperatura es inhóspita para la vida similar a la de la Tierra, ya que la temperatura media en la Tierra ronda los 17°C. Además, la temperatura que hemos determinado para TOI-560 c supera el punto de ebullición del agua (125°C). Un factor crucial es la presión atmosférica. El punto de ebullición de una sustancia no sólo depende de su temperatura, sino también de la presión ejercida sobre ella. En la Tierra, a nivel del mar, la presión atmosférica es de aproximadamente 1 atmósfera, lo que permite que el agua hierva a 100°C. En TOI-560 c, sin embargo, las condiciones atmosféricas y la composición son sustancialmente diferentes. Si la presión atmosférica es significativamente mayor que en la Tierra, el agua necesitaría una temperatura más alta para alcanzar su punto de ebullición. El punto de ebullición de una sustancia es la temperatura a la que su presión de vapor es igual a la presión externa que actúa sobre ella. Si la presión externa es mayor, como podría ser el caso en TOI-560 c, el punto de ebullición del agua sería correspondientemente mayor.

Esto supone un reto importante para la aparición de vida similar a la de la Tierra.

Sin embargo, esta conclusión no es del todo definitiva ni concluyente. A pesar de las condiciones inhóspitas de la superficie del planeta, existe la posibilidad de que exista agua líquida en forma de océanos subsuperficiales o depósitos profundos. La elevada densidad (véase 3.4. Densidad) de TOI-560 c podría indicar la presencia de una cantidad significativa de agua encerrada bajo su superficie rocosa.

 

Figura 4: Datos (temperatura) de la página web Hack an exoplanet [1].

3.4. Densidad
Para calcular la densidad del planeta, era necesario determinar su volumen. El volumen se calcula mediante la fórmula

(1.11)

donde RP representa el radio de TOI-560 c.

Multiplicamos RP =2,37 por REarth = 6378 km para convertirlo a unidades de base. A partir de ahí, obtuvimos el valor de Rp.

(1.12)

Sustituimos este valor en la fórmula antes mencionada (3.11),

(1.13)

 

La fórmula era entonces la siguiente:

(1.14)

A continuación, el valor del volumen se sustituyó en la fórmula para calcular la densidad,

(1.15)

donde 𝜌 representa la densidad, M representa la masa, V representa el volumen y p representa el exoplaneta (TOI-560 c).

El cálculo se ha realizado de acuerdo con (3.14) de la siguiente manera:

(1.16)

 

(1.17)

1.1. Resultados
Tabla 1. Resultados del estudio Resultados del estudio

Nombre
TOI-560 c

Radio
2.378 Tierra

Distancia orbital
0,124 UA

Período orbital
18,8797 días

Densidad
4,004 g/cm3

Temperatura media
225 grados Celsius

 

 

 

 

 

 

 

 

A partir de la información proporcionada sobre el exoplaneta TOI-560 c, se pueden proponer hipótesis sobre su aspecto y su posible habitabilidad.

 

Hipótesis 1: Dada la temperatura media de 225 grados Celsius, es probable que TOI-560 c tenga un entorno hostil con calor extremo. Las altas temperaturas sugieren la ausencia de una atmósfera similar a la de la Tierra capaz de sustentar la vida tal y como la conocemos. En su lugar, puede tener una atmósfera predominantemente espesa y densa compuesta de gases de efecto invernadero, lo que provoca un importante efecto invernadero. Esto podría dar lugar a un efecto invernadero desbocado, provocando un aumento de las temperaturas de la superficie hasta niveles inhabitables.
Hipótesis 2: La densidad de TOI-560 c, estimada en 4,004 g/cm3, sugiere una elevada concentración de elementos pesados o materiales rocosos. Es posible que el exoplaneta tenga una composición rocosa similar a la de los planetas terrestres de nuestro Sistema Solar. La superficie podría caracterizarse por un terreno accidentado, formaciones rocosas y procesos geológicos potencialmente activos. Sin embargo, las temperaturas extremas hacen improbable la existencia de agua líquida en la superficie del planeta.
Hipótesis 3: A pesar de las condiciones inhóspitas de la superficie del planeta, existe la posibilidad de que exista agua líquida en forma de océanos subsuperficiales o depósitos profundos. La alta densidad de TOI-560 c podría indicar la presencia de una cantidad significativa de agua encerrada bajo su superficie rocosa. Es concebible que, si se dan ciertas condiciones, como actividad geotérmica y aislamiento, estos océanos subsuperficiales puedan constituir un hábitat potencial para formas de vida microbiana adaptadas a entornos extremos. Estos organismos podrían prosperar en entornos parecidos a las fuentes hidrotermales de las profundidades marinas o a los hábitats subterráneos de la Tierra.

[1] https://hackanexoplanet.esa.int/wp-content/uploads/2023/04/Hack_an_exoplanet_challenges_Czech.pdf

[2] https://hackanexoplanet.esa.int/wp-content/uploads/2023/04/Hack_an_exoplanet_challenges_Czech.pdf

TOI-560c Conclusiones

A partir de la información facilitada, se obtienen las siguientes conclusiones:

El exoplaneta TOI-560 c tiene un radio 2,378 veces mayor que el radio de la Tierra (REarth). Esto sugiere que TOI-560 c es de mayor tamaño que la Tierra. Esta es también la razón por la que a TOI-560 c se le denomina a veces "Super-Tierra". Sin embargo, el radio de TOI-560 c está mucho más cerca del radio de Neptuno (3,88 REarth). Por ello, en nuestro grupo de estudio no nos oponemos a la denominación de "Mini-Neptuno".
TOI-560 c está situado a una distancia media de 124 unidades astronómicas (UA) de su estrella anfitriona. Esto indica que orbita relativamente cerca de su estrella dentro del sistema planetario. Como referencia, TOI-560 c tiene una distancia orbital similar a Mercurio (0,39 UA) o Venus (0,72 UA). Por tanto, podemos afirmar con seguridad que no se encuentra en la zona habitable, teniendo en cuenta las dos propiedades de su estrella anfitriona.
Densidad: Con una densidad de 004 (g/cm3), TOI-560 c posee una densidad relativamente alta. Esto sugiere que el exoplaneta está compuesto probablemente por materiales densos, entre los que podrían encontrarse elementos pesados.
Temperatura media: La temperatura media en TOI-560 c es de aproximadamente 225 °C. Esta temperatura es significativamente más alta que la temperatura media en la Tierra.

 

A partir de los datos proporcionados, se facilitaron los valores del radio, volumen, densidad, temperatura, distancia orbital y periodo para el exoplaneta TOI-560 c. Parece tratarse de un entorno hostil con temperaturas extremas y una superficie inhóspita. Sin embargo, no puede descartarse por completo la presencia de depósitos de agua subterráneos u océanos, que podrían proporcionar un nicho para formas de vida extremófilas. Para validar estas hipótesis y determinar la habitabilidad real de TOI-560 c sería necesario realizar más investigaciones científicas, incluidas observaciones y mediciones.

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