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.
C/2022 E3 ZTF
Parima projekti auhinna võitja
Gymnázium Na Vítězné pláni Praha - Praha Tšehhi Vabariik 18-aastane, 17-aastane 2 / 2
TOI-560c
TOI-560c projekti kirjeldus:
Me oleme kaks keskkooliõpilast ja otsustasime osaleda Praha häkatonil, sest me mõlemad oleme huvitatud astronoomiast ja kosmosest ning see näis olevat väga tore projekt ja hea võimalus.
Häkaton toimus Praha planetaariumis ja kestis 24 tundi, mille jooksul analüüsisime andmeid eksoplaneedi TOI-560 c kohta. Tegime hüpoteese, otsisime eksoplaneedi kohta rohkem andmeid ning loendasime ja kontrollisime oma hüpoteese. Kohal oli kaksteist meeskonda kogu Tšehhi Vabariigist ja korraldajad, kes olid valmis meid aitama.
TOI-560c tulemused ja analüüs
Me uurisime eksoplaneedi TOI-560 c põhifakte, nagu raadius, tihedus, kaugus selle tähest jne.
Pärast seda, kui me teadsime eksoplaneedi kohta rohkem, keskendusime küsimusele, kas sellel võib olla elu või mitte. Uurisime, kas TOI-560 c võiks säilitada atmosfääri, kui tal see olemas oleks. Ja me keskendusime ka selle tähe omadustele, näiteks selle heledusele ja spektrivoolule, et saada rohkem teada tingimuste kohta planeedil.
See oli põnev kogemus ja me soovime oma teekonda ja järeldusi tutvustada järgnevates lõigetes.
Esimesed viis arvutust olid kohustuslikud ülesanded, teised mõtlesime ise välja.
Transiidi sügavus
Alguses saime andmed, mis sisaldasid eksoplaneedi transiidi ajal tähelt TOI-560 tuleva valguse protsentuaalseid väärtusi, mis on salvestatud Cheopsi satelliidi poolt. Kasutades planeedi raadiuse ja transiidi keskpaiga parameetreid (me teadsime juba tähe raadiust), koostasime programmis Allesfitter ligikaudse heleduse languskõvera. See andis meile ka eksoplaneedi ligikaudse raadiuse. Programm hindas meie kõverat ja määras, kui täpne me olime, ning me saime reaalse väärtuse, mida võrrelda. Tulemusena nägime, et meie hinnanguline transiidisügavus oli 2,6% kõrvalekaldega Allesfitterist. Programm andis meile ka mõningat lisateavet, näiteks orbitaalperioodi. (Valguskõver ja histogrammid on lisatud failis #1 ja #2).
Radius
Planeedi raadiuse arvutamiseks kasutasime transiidisügavust. Selle arvutuse tulemusena saime raadiuseks 15 679,25137 kilomeetrit. (Kogu arvutus on lisatud failis #3).
Orbitaalperiood
Järgmine ülesanne oli vastata küsimusele, millal toimub planeedi järgmine transiit ümber oma tähe. Selle arvutuse jaoks eeldasime, et 23. jaanuaril kell 13:12, kui Cheops täheldas TOI-560, oli transiidi algus. Kuna orbitaalperiood kestab 18,8797 päeva, siis arvutasime, et järgmine transiit toimub reedel, 23. juunil kell 14:06, mis on täpselt 12,0376 päeva pärast arvutuste tegemise kuupäeva (pühapäev, 11. juuni).
Orbitaalkaugus
TOI-560 c ja tema tähe vahelise orbitaalkauguse arvutamiseks kasutasime valemit, mis põhineb Kepleri kolmandal seadusel. Selle valemi ja kogu arvutusprotsessi leiate lisatud neljandast failist. Arvutuse tulemuseks saime 3 586 728 628 km kauguse.
Vedel vesi
Pärast seda keskendusime küsimustele, mis puudutavad temperatuuri, vedelat vett ja eksoplaneedi elamiskõlblikkust. Meil oli teavet, et temperatuur oli 225 ± 15 °C. Vesi on vedel 0°C ja 100°C vahel, sõltuvalt õhurõhust. Otsisime Google'ist graafikut vee oleku kohta rõhu ja temperatuuri funktsioonina ja leidsime, et rõhk peab olema vähemalt 1 MPa, et vesi oleks vedel. Maal on meil 1 MPa rõhk 91,89 meetri sügavusel (koos õhurõhuga) ja 102,24 meetri sügavusel (ilma õhurõhuta). Samuti on meie atmosfäärirõhk 101,300 Pa, gravitatsioonikonstant on 9,81. Kui TOI-560 c-l oleks sama atmosfäär kui Maal, oleks atmosfäärirõhk 163,464 Pa, kuna selle gravitatsioon on 1,62 korda tugevam. Selle arvutasime välja, kasutades planeedi raadiust ja massi (mass oli juhendis märgitud). Arvutustest (fail #5) järeldasime, et TOI-560 c atmosfäär peaks olema 6,12 korda suurem või tihedam kui Maa atmosfäär, et seal oleks vesi vedelal kujul.
Maht ja tihedus
Viimane kohustuslik ülesanne oli arvutada TOI-560 c tihedus. Kasutasime valemit ρ=M/V. Me juba teadsime, et planeedi mass on umbes 9,70 * Maa mass. Kuid me ei teadnud mahtu. Kasutasime lihtsat valemit, mis eeldab, et planeet on täiesti ümmargune - 4/3*π*R3. Seega teadsime, et ruumala on 1,6146 * 1023 km3. Seejärel arvutasime, et tihedus on 3,587786, mis on 1,5 korda väiksem kui Maa tihedus (5,51). Kuid see on rohkem kui kaks korda suurem kui Neptuuni tihedus. Sellest võime järeldada, et TOI-560 c ei ole gaasiplaneet, kuid ei ole ka raskest materjalist. Tema tihedus on sarnane Marsi tihedusega (3,93), seega on võimalik, et ta on sarnase struktuuriga nagu Marss. (Arvutused on lisatud failis #3).
Elu
Kui me lõpetasime kohustuslikud ülesanded, otsustasime pöörduda tagasi elu küsimuse juurde. Määrasime kindlaks neli kategooriat elu olemasolu tingimusi:
magnetosfäär
vedel vesi
atmosfäär (koos hapniku ja osooniga)
soojus (temperatuur) ja valgus
Praegu kättesaadava teabe põhjal ei saa teadlased olla kindlad, kas TOI-560 c-l on magnetosfäär. Sellel peaks olema metallist tuum. Kuna see on Marsile sarnase struktuuriga, võime eeldada, et see ei ole tõenäoline. Kui tal oleks metallist tuum, siis oleks ülejäänud planeet pidanud olema gaasist - olema äärmiselt kerge, et sobida planeedi keskmise tihedusega. Siiski ei saa me selles küsimuses mingeid kindlaid järeldusi teha.
Me kirjutasime vedelast veest eelmises lõigus.
Esimene asi, mida me peame teadma seoses atmosfääriga, on see, kas TOI-560 c-l on piisavalt tugev gravitatsioon, et säilitada atmosfääri. Oletame, et jah, kuid tegime mõned arvutused, et olla kindel (need on lisatud failis #6). Põgenemiskiirus, mis peab olema igal objektil, mis tahab TOI-560 c pinnalt lahkuda, on 22,25 km*s-1 ja molekuli H2 ruutkeskmine kiirus on 2491,51 m*s-1 (fail 7). Põgenemiskiirus on palju suurem kui ruutkeskmine kiirus, nii et TOI-560 c suudab säilitada isegi kõige kiirema molekuli H2. Teine asi on osoon O3 ja hapnik O2. Olemasolevate andmete põhjal ei saa me midagi teada hüpoteetilise atmosfääri struktuuri kohta. Kuid teleskoop HARPS oma spektrograafiga on võimeline kinnitama atmosfääri olemasolu ja isegi tuvastama selle struktuuri.
TOI-560 c valgust ja soojust annab selle täht TOI-560. Tegelikult on TOI-560 kaks korda suurem kui Päike. Päikese heledus on 3,827*1026 W ja TOI-560 heledus on 6,04429*1029 W. Spektrivoog sõltub ka objekti kaugusest tähest. Ja kuna TOI-560 c orbitaalkaugus oma tähest on umbes 0,1249 AU, on spektrivoog 13,681,47386 W*m-2, mis on 10 korda suurem kui Päikese spektrivoog Maal. (Arvutused on lisatud failis #8).
Elamiskõlblikkus sõltub orbitaalsest kaugusest tähest. Kui Maa oleks Päikesele liiga lähedal või liiga kaugel, ei saaks seal üldse olla vedelat vett ja elu. Kuid me ei tea, kui palju mõjutab planeedi temperatuuri hüpoteetiline atmosfäär ja kui palju kaugus. Küll aga saame arvutada elamiskõlblikud tsoonid ja jätta atmosfääri tähelepanuta.
TOI-560c Järeldused
Nüüd teame rohkem planeedi ja selle tingimuste kohta, saame seda võrrelda Päikesesüsteemi planeetidega (graafikud failis #9). Mõnes aspektis on planeet sarnane kiviplaneetidega, kuid teistes aspektides gaasihiiglastega. Elu on siin tõesti ebatõenäoline, sest temperatuur on kõrge ja kaugus tähest on väike (tähelt tuleb kiirgust). Oleks kasulik saada rohkem teavet eksoplaneedi struktuuri ja atmosfääri kohta, kui see on olemas. Teleskoop HARPS võiks anda väärtuslikku teavet atmosfääri erinevate aspektide kohta.
Toetavad failid:
