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.
Abakus
Parima projekti auhinna võitja
Nova Gorica Ülikool Ajdovščina - Sloveenia 16-aastane, 17-aastane 2 / 2
TOI-560c
TOI-560c projekti kirjeldus:
Projekti Hack an Exoplanet raames oleme analüüsinud kahte eksoplaneeti ja uurinud lähemalt eksoplaneeti TOI-560c. Eksoplaneedid on planeedid, mis tiirlevad ümber teiste tähtede väljaspool meie Päikesesüsteemi. Nende omadusi (suurus, mass, orbiit) mõõdetakse astronoomilistest vaatlustest saadud andmete abil. Me analüüsisime andmeid satelliidilt CHEOPS (ESA), mis on jälginud eksoplaneedi läbisõitu üle oma peremeestaeva, mille käigus ta osaliselt blokeeris tähe valgust. Kasutades veebipõhist vahendit allesfitter ja meie enda analüüsi, leidsime, et planeet kuulub mini-Neptuunide klassi ja et tema omadused ei erine oluliselt teadaolevast mini-Neptuunide populatsioonist. Planeedil on kivine tuum. Ta tiirleb oma tähe ümber suhteliselt väikesel kaugusel ja tema pinnatemperatuur ületab vedela vee olemasolu piiri. Seega ei saa TOI-560c-l eksisteerida elu, nagu me seda teame.
TOI-560c tulemused ja analüüs
Alustasime oma analüüsi allesfitteri veebitööriistaga. Rakendus andis vaatlusandmed läbisõidu kohta. Rakendus võimaldas meil ka sobitada andmetele mudelit, andes meile mõne eksoplaneedi parameetri ja selle orbiidi väärtused. Kõigepealt kohandasime käsitsi planeedi raadiust, tähe raadiust ja transiidi keskpunkti aega, et arvata valguskõverale kõige paremini sobiv mudel. Seejärel kasutas tööriist algoritmi, et leida transiidi jaoks parim mudel. Joonisel 1 on esitatud andmed, mille üle on kujutatud parimate mudelite perekond (punane) ja meie esialgne oletus (hall). Planeedi raadiuse, tähe raadiuse ja transiidi keskosa aja kõige tõenäolisemate väärtuste histogrammid on esitatud joonisel 2 ning väärtused koos määramatustega on esitatud tabelis (joonis 3). Kõige tõenäolisemad väärtused on 2,39 Maa raadiust, 0,65 Päikese raadiust ja 0,44 päeva. Tabelis on esitatud ka planeedi orbitaalperioodi (18,8 päeva) ja orbitaalellipsi pooltelgjoone suuruse (0,1242 au) väärtused - need olid mõõdetud teiste vahenditega.
Mõne parameetri väärtusi mõõtsime ka erinevalt. Arvutasime planeedi suuruse ja tähe suuruse vahekorda tähe tuhmumise kaudu transiidi ajal. Teades tähe suurust (0,65 päikeseraadiust), saime arvutada planeedi raadiuse (2,46 Maa raadiust). Kasutades teadaolevat perioodi ja Kepleri kolmandat seadust, arvutasime välja orbiidi poolsuurtelje (0,125 au). Teades planeedi suurust ja massi (mass mõõdeti radiaalmeetodil, selle väärtus on umbes 9,7 Maa massi), saame arvutada planeedi keskmise tiheduse (3,6 g cm-3).
Samuti saame hinnata planeedi temperatuuri. Planeedi tasakaalutemperatuur arvutati, eeldades, et täht kiirgab musta kehana valgust, planeet neelab osa valgusest ja peegeldab osa sellest ning planeet kiirgab osa energiast. Arvutasime temperatuuri kahe erineva pöörlemiskiirusega planeedi ümber oma telje - aeglase ja kiire - jaoks. Oleme eeldanud, et temperatuur tähe pinnal on 4511 K [1]. Peegeldusvõime ehk albedo väärtuseks võtsime 0,1 (ligikaudne hinnanguline väärtus mini-Neptuuni jaoks). Seega saime aeglaselt pöörleva planeedi jaoks temperatuuri 574 K ja kiiresti pöörleva planeedi jaoks 483 K. Viimane väärtus on sarnane juhtumifailis ja [1] esitatud väärtusega. Meie arvutused on lihtsustatud, sest me ei ole arvestanud planeedi koostist ja atmosfääri. Kui atmosfäär on tihedam, läheb vähem energiat tagasi kosmosesse kui siis, kui atmosfäär on hõredam. Seda näeme, kui vaatame Veenust ja võrdleme selle temperatuuri ja atmosfääri meie omaga - Maa omaga. Samuti vaatasime, kui kaugel peab planeet olema, et seal oleks vedel vesi. Eespool esitatud eelduste kohaselt peab planeet olema vähemalt viis korda kaugemal kui praegune täht, et tal oleks vedel vesi (ja tõenäolisemalt peaks ta olema veelgi kaugemal).
TOI-560c on tõenäoliselt kiviplaneet. Ta on tähele suhteliselt lähedal, nii et selle pinnatemperatuur on vedela vee jaoks liiga kõrge. Meie Päikesesüsteemis ei ole ühtegi teist sellist planeeti. Ta on tähele neli korda lähemal kui Merkuur Päikesele. Nagu me teame, ei ole meie Päikesesüsteemis ühtegi mini-Neptuuni, kuid neid leidub sageli teiste tähtede ümber.
Lõpuks vaatasime, kuidas TOI-560c on võrreldav teiste mini-Neptuunidega. Me saime valimi mini-Neptuunidest [2], st eksoplaneetidest, mille raadius jääb vahemikku 1,7-4 Maa raadiust ja mass alla 20 Maa massi [3]. Joonistel 4 ja 5 on näidatud valimi perioodi ja raadiuse ning raadiuse ja massi vahelised sõltuvused. ToI-560c on esile toodud punasega. Leidsime, et TOI-560c on tüüpiline Mini-Neptuun, mille raadius erineb Mini-Neptuunide keskmisest raadiusest (2,5 Maa raadiust) vaid 2% võrra. Tema periood on samuti lähedane keskmisele, kuid kõrgem kui mediaan, sest enamik leitud Mini-Neptuneid on tähele lähemal (tõenäoliselt vaatlushälbe tõttu). Ka raadiuse ja massi võrdlemisel ei paista TOI-560c silma.
Meie mõõtmisi võiks parandada. Eelkõige ei ole me arvestanud mõõtemääramatusi. Lisame ka meie planeedi analüüsi juhtumi faili.
[1] http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
[2] http://exoplanet.eu/catalog/
[3] https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1405/1405.7695.pdf
TOI-560c Järeldused
Pärast arvutuste lõpetamist jõudsime järeldusele, et planeet on oma tähe lähedal ja arvestades selle tihedust, on tegemist tõenäoliselt kiviplaneediga. Selle pinnatemperatuur on suhteliselt kõrge, seega ei ole selle pinnal eeldatavasti vedelat vett ega elu, nagu me seda teame. Võrreldes TOI-560c ja tuntud mini-Neptuunide valimit, jõudsime järeldusele, et TOI-560c on tüüpiline mini-Neptuunide esindaja, sest tema enamiku parameetrite väärtused on väga lähedal kataloogi keskmistele väärtustele. TOI-560c ei erine meie Päikesesüsteemi ühestki planeedist.
Toetavad failid:
