Projektigalleria 2023
Toisen asteen oppilaat eri puolilta Eurooppaa ryhtyivät ESAn kanssa eksoplaneettojen etsiviksi ja käyttivät Cheops-satelliitin tietoja kahden eksoplaneetan salaisuuksien selvittämiseen: KELT-3b ja TOI-560c.
Tutustu alla oleviin hankkeisiin.
JOVAAS
Parhaan projektin palkinnon voittaja
Sabadellin tähtitieteellinen yhdistys Sabadell - Katalonia Espanja 18-vuotias, 17-vuotias, 16-vuotias. 4 / 1
TOI-560c
TOI-560c-hankkeen kuvaus:
Osana Hack an Exoplanet Hackathon -tapahtumaa olemme analysoineet ESAn toimittamia tietoja tutkiaksemme eksoplaneettaa TOI-560c. Analysoimalla CHEOPS-teleskoopin toimittamia sovitettuja transit-valokäyriä olemme havainneet, että TOI-560c:n säde on 2,66 kertaa Maan säde ja massa 9,70 Maan massaa. Tämä paljastaa, että tämä eksoplaneetta on tyypiltään super-Maa. Lisäksi saimme kiertoradan kestoksi 18,88 päivää Allesfitter-ohjelmiston avulla tehdyn automaattisen sovituksen avulla. Tämän jälkeen olemme käyttäneet Keplerin kolmatta lakia laskeaksemme TOI-560c:n ja sen isäntätähden välisen etäisyyden. Tulostemme mukaan etäisyys on 0,125 AU, mikä osoittaa, että nestemäisen veden löytyminen sen pinnalta on hyvin epätodennäköistä, kun otetaan huomioon sen kuuma, noin 225ºC:n lämpötila. Lopuksi laskimme planeetan tiheyden tiheyskaavan avulla. Näin saimme arvion, että TOI-560c:n tiheys on noin 3,89 g/cm^3. Tämä tiheyden määritys osoittaa, että planeetta on hieman Marsia kevyempi mutta tiheämpi kuin omassa aurinkokunnassamme olevat kaasujättiläiset. TOI-560c:n tiheydelle saamiemme arvojen perusteella arvelemme, että se koostuu kiviaineksesta, kuten raudasta tai hiilestä.
TOI-560c Tulokset ja analyysi
Kaikkien toimitettujen tietojen avulla tiimimme onnistui ratkaisemaan Toi-560c:n mysteerin. Ensin sovitimme Allesfitter-ohjelmalla toimitetun läpikulkuvalokäyrän saadaksemme tietoa tähdestä ja planeetasta. Saatuamme tiedot Allesfitteristä aloitimme tulosten analysoinnin.
Koko
Ensimmäiseksi laskimme planeetan säteen seuraavan kaavan mukaisesti:
Läpikulkusyvyys (%) = (π R_planeetta^2) / (π R_tähti^2) * 100
Löysimme kauttakulkusyvyyden Allesfitterin toimittamasta grafiikasta. Poimimme 0,14% kauttakulkusyvyyden arvoksi.
Kuva 1 TOI-560c:n kauttakulkuvalokäyrän taulukko.
Eristimme planeetan säteen seuraavalla tavalla:
R_TOI-560c = √ (Läpikulkusyvyys (%) * R_star^2 / 100) = √ (0,14 * (0,65 * R_sun)^2 / 100)= √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100)
Korvaamisen jälkeen saimme seuraavat tulokset:
R_TOI-560c = √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100) = 1,697934189... x 10^7 m ≈ 2,66 R_earth
Näiden tulosten perusteella päättelimme, että TOI-560c on super-Maa, koska sen säde on suurin piirtein kaksi kertaa suurempi kuin Maan säde.
Kiertoaika ja etäisyys
Löydämme kiertoradan jakson arvon Allesfitterin taulukosta, ja meidän on muunnettava päivät sekunneiksi.
Kuva 2 Taulukko, jossa on Allesfitter-ohjelmassa asennuksen antamat tiedot.
T = 18,8797 päivää = 1,6312 x 10^6 s
Tässä kaavassa on käytettävä tähden massaa, ja sen on oltava myös kilogrammoina. Löydämme tähden massan tapaustiedostosta.
Kuva 3 Tapaustiedostosta löytyvät tiedot tähdestä.
M = 0,73 * M_sun = 1,4515 x 10^30 kg.
Seuraavaksi piti laskea etäisyys sen tähteen. Tämän ongelman ratkaisemiseksi käytimme Keplerin kolmatta lakia:
T^2 = (4π^2 / GM) * d^3
Sitten eristimme etäisyyden kaavasta:
d^3 = T^2 * (GM / 4π^2)
Kun vaihdoimme nämä yksiköt, korvasimme arvot ja saimme seuraavan tuloksen:
d = [ (1,6312 x 10^6 K)^2 * (6,6743 x 10^(-11) m^3 / (kg s^2) * 1,4515 x 10^30 kg / 4π^2 ]^(1/3) = 1,8690 x 10^10 m ≈ 0,125 AU
Näiden tietojen perusteella päädyimme siihen, että tämä planeetta on mahdollisesti asumiskelvoton, koska se on lyhyen matkan päässä tähdestään. Tämä etäisyys merkitsee todella kuumia lämpötiloja ja hyvin pientä mahdollisuutta löytää nestemäistä vettä.
Lämpötila ja asuttavuus
Kuten tästä kaaviosta näkyy, TOI-560c:n lämpötila on yli 200 ºC. Tapausasiakirjoihin on merkitty, että lämpötila on noin 225 ºC.
Kuva 4 Kaavio, jossa on Step 4 -videosta löytyneiden eri planeettojen lämpötilat ja etäisyydet tähdistään.
Tämä lämpötila voi johtua sen läheisyydestä tähteensä nähden, sillä se on vain 0,125 AU:n päässä, kuten aiemmin laskimme. Siksi pidämme tätä planeettaa asuinkelvottomana, koska sen äärimmäinen kuumuus tekee nestemäisen veden olemassaolon hyvin vaikeaksi, emmekä voisi vastustaa tähden lähettämää lämpöä ja säteilyä tällä etäisyydellä.
Tiheys ja koostumus
Viimeisenä oli tarkistettava tähden tiheys ja koostumus.
Ensinnäkin meillä oli tiheyskaava:
ρ = MV
Sitten vaihdetaan massa planeetan massaan ja tilavuus planeetan tilavuuteen.
ρ_planeetta = M_planeetta / (4πR_planeetta^3 / 3) = 9,70*M_maa / (4π (1,697934189 x 10^7 m) / 3) = 3,89281 x 10^3 kg / m^3
ρ_TOI-560c = 3,89281 g / cm^3.
Näemme, että TOI-560c:n tiheys on hieman Marsin tiheyttä kevyempi, sillä se on 3,93 g/cm3.
Kuten tapauskertomuksessa sanotaan, oletamme, että TOI-560c on mini-Neptunus tai super-Maa, mutta emme voi vahvistaa sen koostumusta. Tosin jos tarkastelemme tämäntyyppisten planeettojen koostumusta, voimme olettaa TOI-560c:n olevan kiviplaneetta, joka koostuu pääasiassa piistä ja hapesta. Näihin alkuaineisiin voi liittyä myös muita alkuaineita, kuten alumiinia, rautaa, magnesiumia tai kalsiumia.
TOI-560c Päätelmät
Yhteenvetona voidaan todeta, että TOI-560c ei ole meille asumiskelpoinen sen kuuman lämpötilan vuoksi, joka johtuu todennäköisesti lyhyestä etäisyydestä tähteensä. Sen kiertoaika on paljon nopeampi kuin Merkuriuksen, ja sen tiheys on hieman pienempi kuin Marsin. Sen säde on lähes kaksi ja puoli kertaa Maan säde ja massa lähes puolet Neptunuksen massasta. Emme voi tietää tarkalleen sen koostumusta, näyttää siltä, että se on mini-Neptunuksen kokoinen planeetta, mutta päättelemme, että se on pohjimmiltaan muodostunut kivistä, koska kivien tiheys on tyypillisesti 2,5 ∼ 3 g / cm^3, joten oletamme, että se koostuu kivistä ja pienestä metallisesta ytimestä, kunnes koostumuksesta saadaan tietoja.
Tukitiedostot:
