Projekti galerii 2023

Cheops_illustratsioon_pillarid

Projekti galerii 2023

Euroopa keskkooliõpilased said koos ESAga eksoplaneedi detektiivideks ja kasutasid Cheopsi satelliidi andmeid, et avastada kahe eksoplaneedi salapära: KELT-3b ja TOI-560c.

Tutvu allpool esitatud projektidega.

Planeterra

 Parima projekti auhinna võitja
Gümnaasium Brno-Bystrc  Brno - Lõuna-Morava    Tšehhi Vabariik 15-aastane, 19-aastane   3 / 0

Meeskonna projekti väline URL (nt veebisait või PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Youtube'i videolink:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM


TOI-560c


TOI-560c projekti kirjeldus:

Kaugel, kaugel, kaugel asuvas päikesesüsteemis... täpsemalt 103 valgusaastat, leiame oma soovitud eksoplaneedi. Nagu nimigi ütleb, ei ole meie TOI-560c ainus eksoplaneet oma päikesesüsteemis. Kuigi see on väike, sisaldab see süsteem ka teist, umbes kaks korda suuremat planeeti, mille nimi on TOI-560b. Mõlemad tiirlevad ümber K-tüüpi tähe TOI-560, mis asub väljaspool päikesesüsteemi elamiskõlblikku tsooni.

 

TOI-560c tulemused ja analüüs

Planeedi suurus

Kõigepealt määrasime planeedi läbimõõduks 30550,62 meetrit ja transiidisügavuseks 0,01372%. Raadiuse arvutamiseks kasutasime kõigepealt Allesfitteri kordajat 2,395. See andis meile raadiuseks 15 275,3 kilomeetrit. Nüüd valemiga, kus H on valguskõvera erinevus, võtsime Cheopsi valguskõvera mõõtmise graafikust, mis oli 99,862, mis tähendab, et erinevus andis kokku 0,137. Sellest saime kordaja 2,646, mis andis meile raadiuseks 16,752.7km ehk umbes 10% erinevuse Allesfitteri esmasest väljundist.

Orbiidi pikkus

Me teame, et TOI-560c aasta pikkus on 18,87 Maa päeva, mis teeb tema aasta palju lühemaks kui siin Maal.

Päikesesüsteemis tiirlevad mõlemad planeedid väga lähedal oma tähele. Tegelikult nii lähedal, et kõrgeim orbiit on palju madalam kui Merkuuri orbiit meie Päikesesüsteemis. Kuna me teame TOI-560c kaugust oma tähest, saame arvutada tema orbiidi pikkuseks 117 106 752,8 km. Ja selle pikkuse põhjal saame määrata orbiidi kiiruseks 720 958,63 m/s.

Mõlema planeedi orbiidid on sarnased kallakute poolest, mis ulatub vaid 0,4 ebakorrapärasuseni 90°-st. Mõlemal planeedil B ja C on väga sarnane orbiidi kalle, seega võime öelda, et tegemist ei ole rändplaneetidega, mis leiaksid tee sellesse päikesesüsteemi ja jääksid sinna gravitatsioonijõu tõttu, vaid et nad on loodud väga sarnasel ajal.

 

Päikesesüsteem

TOI-560c ei ole ainus planeet oma päikesesüsteemis. TOI-560c ümber tiirleb teine planeet. Mõlemad avastati üleminekumeetodiga. Lisaks sellele on TOI-560b ja TOI-560c peaaegu identsed kallakud meie vaatevinklist peaaegu 90 kraadi, mis on täiendav tõend, et nad on tekkinud sarnasel ajal minevikus. Kuid on ka mõningaid erinevusi. Peamiselt suuruse ja orbiidi poolest. TOI-560b orbitaalperiood on exoplanet.eu andmetel 6,39 päeva, mis on pool TOI-560c omast. TOI-560b on mõõdetud 0,249 Jupiteri suuruseks, TOI-560c aga ainult 0,23. Ka värvides on mõningaid erinevusi, me oleme teinud mõned hüpoteesid TOI-560c keemilise koostise kohta, mis viivad otseselt värviskeemini, kõik on mainitud vahekaardil "Atmosfääri hüpoteesid". Mõlemad planeedid on ka väljaspool elamiskõlblikku tsooni.

Ekstrasolaarplaneetide entsüklopeedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/.

 

Planeedi vanus

Vastavalt http://exoplanet.eu/ on meie eksoplaneet üsna noor, 750 000 000 aastat vana. Selle vanuse juures oli Maa veel prekambriumi ajastul, mis tähendab, et ainult orgaanilised klastrid moodustusid prokarüootilisteks rakkudeks, millest arenesid eukarüootilised rakud. Prekambriumi ajal oli pinnatemperatuur aga vaid mõni kraad üle 0 °C.

Aga mis saab TOI-560c-st? Pinnatemperatuuriks mõõdeti umbes 225, mis ei ole Maaga võrreldes väga elamiskõlblik keskkond. Kuigi me võiksime spekuleerida termofiilsete rakkude üle, millel on eriti paksud rakuseinad, mis on kohanenud nende temperatuuridega. Näiteks Maal Kavachi vulkaani lähedal on veetemperatuur umbes 68 °C ja seal elavad endiselt haid. Kuid TOI-560C puhul oleme oma oletusi piiranud väikeste organismidega, sõltuvalt atmosfäärisisaldusest ja rõhust.

Ekstrasolaarplaneetide entsüklopeedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/.

 

Atmosfääri hüpoteesid

Vahe mini-neptuuni ja superema määratluse vahel on siinkohal väga õhuke. Oleme teinud kolm hüpoteesi selle kohta, milline võib olla TOI-560c koostis, sõltuvalt sellest, millistest elementidest see koosneb, ja ka sõltuvalt iga kihi paksusest.

Hüpotees 1:

Selle hüpoteesi kohaselt pidasime planeedi tuuma vesinikuks, mis toimib tahke materjalina. Tuuma läbimõõt oleks 8000 kilomeetrit. Kas seal võiks olla vesi? Jah, võiks olla. Täpselt 246 MPa rõhu juures, mis võimaldaks vett vedelas olekus. Kui me mõtleksime, et ülemine atmosfäär on Neptuuni sarnane, oleks see võimalik, kuid TOI-560c tihedus ületaks meie mõõdetud tihedust. Seega mõtlesime uue elemendi või ühendi peale, mis oleks atmosfääris. See kemikaal oleks veidi tihedam kui vesinik, heelium, metaan ja ammoniaak, mis koos moodustavad Neptuuni atmosfääri.

Hüpotees 2:

Selles hüpoteesis arvasime, et südamik on alumiiniumist. Atmosfäär oleks heelium ja vesinik. Rõhu 26 MPa juures võiksime seal näha vett, mille eelis hüpoteesiga 1 võrreldes oleks see, et rõhk oleks oluliselt madalam, mis looks palju sobivamad tingimused mis tahes sondile, mis sinna võidakse saata. Samuti eeldasime, et raadiuse läbimõõt on 5200 km, et kõik ühendused ja tihedus sobiksid. Sellisel juhul võiks atmosfäär olla paksem kui hüpoteesi 1 puhul, kuna tuum ei võta nii palju ruumi.

Hüpotees 3:

Viimasel juhul koosneks atmosfäär heeliumist ja vesinikust. Peamine erinevus seisneb tuumas, mis sisaldaks fosforiga kaetud liitiumi. See oleks suurepärane allikas liitiumpatareide jaoks. Me tahtsime aga rõhku vähendada, seega mõtlesime, et jätame vee sellest hüpoteesist välja. Ilma veeta võiks rõhk olla 13,6 kPa, mis on kõigist variantidest kõige madalam. Pärast mitmeid arvutusi hindasime tuuma läbimõõduks 6,202,7 km.

Planeedi värvus

Vastavalt www.exoplanets.nasa.gov ja www.exoplanet.eu on TOI-560c kujutatud oranžina. Kuna TOI-560 on aga K4V-tüüpi täht ja TOI-560c-l on õhuke atmosfäär, siis arvame, et värvus võib tuleneda tähe värvusest ja tema poolt kiiratavast valgusest. Kuna TOI-560 on heleda oranži värvi, siis peegeldub see värv TOI-560c-l.

Ekstrasolaarplaneetide entsüklopeedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/.

Exoplaneetide kataloog - Exoplaneetide uurimine: Planeedid väljaspool meie Päikesesüsteemi. (n.d.). Exoplanet Exploration: Planets Beyond Our Solar System. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/.

 

 

Millal toimub järgmine transiit?

Saime teada, et viimane transiit toimus 5. juunil 2023 ja algas kell 1:28 ning kestis kuni 5:04. Selle ja teiste andmete põhjal arvutasime, et järgmine on 23. juunil kell 22:35 kuni 24. juunini kell 2:11. Ja 24. juunil on TOI-560C hüpoteetilises keskpunktis TOI-560, või vähemalt nii näeb see meie vaatevinklist välja.

Planeedi võrdlus

TOI-560c
Maa
Neptuun
KELT-3b

Mass
5.79303425 kg
5.97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Radius
15 275,3 km
6,371 km
24,622 km
93,191 km

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

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

Temperatuur
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Orbitaalperiood
18,87 päeva
365 päeva
60,265 päeva
2,7 päeva

Tähe kaugus
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

 

Tähtede võrdlus

TOI-560
Sun

Vanus
750 miljonit
 3,853 miljonit

Mass

 27 %

Radius
452 200 km
35 %

Tähe tüüp
K4V
G2V

Temperatuur
4,240
30 %

Suurus
9.67
4,84 (seega suurem heledus)

 

Allesfitteri võrdlused

Suurim erinevus, mida me mõõtsime, oli raadiuses. Kõigepealt proovisime kasutada Allesfitteri kordajat 2,395. Kuid kui me kasutasime transiidisügavuse valemit, saime korrutajaks 2,646 ja seega raadiuseks 16,752 km 15,275 km asemel.

Järgmine erinevus oli kauguses, kus meie arvutasime selle 0,1245 au, kuid Allesfitter andis ainult 0,124 au.

 

Planeterra meeskond

Valmistanud: Karel, Simon ja Tom


TOI-560c Järeldused

Lõpuks arvame, et kõige tõenäolisem stsenaarium TOI-560c puhul on see, et atmosfäär on üsna õhuke, kuid seal on piisavalt gravitatsiooni, et seda paigal hoida. Kõrge rõhk tundub samuti kohatu, seega arvame, et vee puudumine on õige, nagu ka elu olemasolu planeedi pinnal.

 

Allikad: 

Umbes - Hack an exoplanet, [kuupäev puudub]. Online. Kättesaadav aadressil: https://hackanexoplanet.esa.int/about/.

Eksoplaneetide kataloog | Discovery - Exoplanet Exploration: Planets Beyond our Solar System, [kuupäev puudub]. Exoplanet Exploration: Planets Beyond Our Solar System. Online. Kättesaadav aadressil: 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. detsember 2021. Kättesaadav aadressil: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Ekstrapolaarplaneetide entsüklopeedia - diagrammid. (n.d.). http://exoplanet.eu/diagrams/

Ekstrasolaarplaneetide entsüklopeedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/.
TOI-560 c, [kuupäev puudub]. Online. Kättesaadav aadressil: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html
 


Toetavad failid:

Kõik projektid