Galerie de projets 2023
Des élèves du secondaire de toute l'Europe se sont transformés en détectives d'exoplanètes avec l'ESA et ont utilisé les données du satellite Cheops pour découvrir les mystères de deux exoplanètes cibles : KELT-3b et TOI-560c.
Découvrez les projets ci-dessous.
C/2022 E3 ZTF
Lauréat du prix du meilleur projet
Gymnázium Na Vítězné pláni Prague - Prague République tchèque 18 ans, 17 ans 2 / 2
https://hacktoi560c.blogspot.com/
TOI-560c
Description du projet TOI-560c :
Nous sommes deux adolescents au lycée et nous avons décidé de participer au hackathon de Prague parce que nous sommes tous les deux intéressés par l'astronomie et l'espace, et que cela semblait être un projet vraiment intéressant et une bonne opportunité.
Le Hackathon a eu lieu au Planétarium de Prague et a duré 24 heures pendant lesquelles nous avons analysé des données sur l'exoplanète TOI-560 c. Nous avons émis des hypothèses, cherché plus de données sur l'exoplanète et compté et vérifié nos hypothèses. Douze équipes venues de toute la République tchèque et des organisateurs étaient prêts à nous aider.
Résultats et analyse du TOI-560c
Nous avons étudié les données de base de l'exoplanète TOI-560 c, telles que le rayon, la densité, la distance par rapport à l'étoile, etc.
Après en avoir appris davantage sur l'exoplanète, nous nous sommes concentrés sur la question de savoir s'il pouvait y avoir de la vie sur celle-ci. Nous avons cherché à savoir si TOI-560 c pouvait maintenir une atmosphère, si elle en avait une. Nous nous sommes également intéressés aux caractéristiques de son étoile, par exemple sa luminosité et son flux spectral, afin d'en savoir plus sur les conditions qui règnent sur la planète.
Ce fut une expérience passionnante et nous aimerions présenter notre parcours et nos conclusions dans les paragraphes ci-dessous.
Les cinq premiers calculs étaient des tâches obligatoires, les autres ont été effectués par nos soins.
Profondeur du transit
Au début, nous avons reçu des données avec des pourcentages de lumière provenant de l'étoile TOI-560 pendant le transit de l'exoplanète enregistré par le satellite Cheops. En utilisant les paramètres du rayon de la planète et du temps de transit (nous connaissions déjà le rayon de l'étoile), nous avons créé une courbe approximative de décroissance de la luminosité dans le programme Allesfitter. Cela nous a également permis d'obtenir le rayon approximatif de l'exoplanète. Le programme a évalué notre courbe et a déterminé son degré de précision, ce qui nous a permis d'obtenir une valeur réelle à comparer. Nous avons ainsi constaté que notre estimation de la profondeur du transit présentait un écart de 2,6% par rapport à Allesfitter. Le programme nous a également fourni d'autres informations telles que la période orbitale. (La courbe de lumière et les histogrammes sont joints dans les fichiers #1 et #2).
Rayon
Nous avons utilisé la profondeur de transit pour calculer le rayon de la planète. Le résultat de ce calcul nous a donné un rayon de 15 679,25137 kilomètres. (L'ensemble du calcul est joint dans le fichier #3.)
Période orbitale
La tâche suivante consistait à répondre à la question de savoir quand se produira le prochain transit de la planète autour de son étoile. Pour ce calcul, nous avons supposé que le 23 janvier à 13h12, date à laquelle Cheops a observé TOI-560, était le début du transit. Comme la période orbitale dure 18,8797 jours, nous avons calculé que le prochain passage aura lieu le vendredi 23 juin à 14h06, soit exactement 12,0376 jours à partir de la date à laquelle nous avons effectué les calculs (dimanche 11 juin).
Distance orbitale
Pour calculer la distance orbitale de TOI-560 c par rapport à son étoile, nous avons utilisé une formule basée sur la troisième loi de Kepler. Vous trouverez cette formule et l'ensemble du processus de calcul dans le quatrième fichier. Le résultat du calcul nous a donné une distance de 3.586.728.628 km.
Eau liquide
Ensuite, nous nous sommes concentrés sur les questions de la température, de l'eau liquide et de l'habitabilité de l'exoplanète. Nous avons appris que la température était de 225 ± 15°C. L'eau est liquide entre 0°C et 100°C, en fonction de la pression atmosphérique. Nous avons cherché sur Google un graphique de l'état de l'eau en fonction de la pression et de la température et nous avons découvert que la pression devait être d'au moins 1 MPa pour que l'eau soit liquide. Sur Terre, nous avons une pression de 1 MPa à une profondeur de 91,89 mètres (pression atmosphérique incluse) et à 102,24 mètres (sans pression atmosphérique). De plus, notre pression atmosphérique est de 101 300 Pa avec une constante de gravitation de 9,81. Si TOI-560 c avait la même atmosphère que la Terre, la pression atmosphérique serait de 163 464 Pa en raison de sa gravitation 1,62 fois plus forte. Nous avons calculé cette pression en utilisant le rayon et la masse de la planète (la masse a été spécifiée dans les instructions). Ce calcul (fichier #5) nous a permis de conclure que l'atmosphère de TOI-560 c devrait être 6,12 fois plus grande ou plus dense que celle de la Terre pour que de l'eau puisse s'y trouver sous forme liquide.
Volume et densité
La dernière tâche obligatoire consistait à calculer la densité de TOI-560 c. Nous avons utilisé la formule ρ=M/V. Nous savions déjà que la masse de la planète était d'environ 9,70 * la masse de la Terre. Mais nous ne connaissions pas le volume. Nous avons utilisé une formule simple qui suppose que la planète est parfaitement ronde - 4/3*π*R3. Nous savions donc que le volume était de 1,6146 * 1023 km3. Nous avons ensuite calculé que la densité était de 3,587786, soit 1,5 fois moins que la densité de la Terre (5,51). Mais elle est plus de deux fois supérieure à la densité de Neptune. On peut donc en conclure que TOI-560 c n'est pas une planète gazeuse, mais qu'elle n'est pas non plus constituée de matériaux lourds. Sa densité est similaire à celle de Mars (3,93), il est donc possible qu'elle ait une structure similaire à celle de Mars. (Les calculs sont joints dans le fichier #3)
La vie
Lorsque nous avons terminé les tâches obligatoires, nous avons décidé de revenir à la question de la vie. Nous avons déterminé quatre catégories de conditions pour la présence de la vie :
magnétosphère
l'eau liquide
l'atmosphère (avec l'oxygène et l'ozone)
la chaleur (température) et la lumière
Avec les informations actuellement disponibles, les scientifiques ne peuvent pas être sûrs que TOI-560 c possède une magnétosphère. Il faudrait qu'elle ait un noyau métallique. Sa structure étant similaire à celle de Mars, on peut supposer que ce n'est pas le cas. Si elle avait un noyau métallique, le reste de la planète aurait dû être constitué de gaz - et être extrêmement léger pour correspondre à la densité moyenne de la planète. Cependant, nous ne pouvons pas tirer de conclusions définitives à ce sujet.
Nous avons parlé de l'eau liquide dans le paragraphe précédent.
La première chose que nous devons savoir concernant l'atmosphère est si TOI-560 c a une gravité assez forte pour pouvoir maintenir une atmosphère. Nous avons supposé que oui, mais nous avons fait quelques calculs pour en être sûrs (ils sont joints dans le fichier #6). La vitesse de fuite que doit avoir tout objet qui veut quitter la surface de TOI-560 c est de 22,25 km*s-1 et la molécule H2 a une vitesse quadratique moyenne de 2 491,51 m*s-1 (fichier 7). La vitesse de fuite est beaucoup plus grande que la vitesse quadratique moyenne, de sorte que TOI-560 c peut maintenir même les molécules H2 les plus rapides. Une autre chose est l'ozone O3 et l'oxygène O2. Sur la base des données disponibles, nous ne pouvons rien découvrir sur la structure de l'atmosphère hypothétique. Mais le télescope HARPS avec son spectrographe est capable de confirmer l'existence de l'atmosphère et même de détecter sa structure.
La lumière et la chaleur de TOI-560 c sont fournies par son étoile TOI-560. En effet, TOI-560 est deux fois plus grande que le soleil. La luminosité du soleil est de 3,827*1026 W et celle de TOI-560 est de 6,04429*1029 W. Le flux spectral dépend également de la distance de l'objet par rapport à l'étoile. La distance orbitale de TOI-560 c par rapport à son étoile étant d'environ 0,1249 UA, le flux spectral est de 13.681.47386 W*m-2, soit 10 fois plus que le flux spectral du soleil sur Terre. (Les calculs sont joints dans le fichier #8)
L'habitabilité dépend de la distance orbitale par rapport à l'étoile. Si la Terre était trop proche ou trop éloignée du Soleil, il ne pourrait pas y avoir d'eau liquide ni de vie. Mais nous ne savons pas dans quelle mesure la température de la planète est affectée par l'atmosphère hypothétique et dans quelle mesure elle l'est par la distance. Cependant, nous pouvons calculer les zones habitables en négligeant l'atmosphère.
TOI-560c Conclusions
Maintenant que nous en savons plus sur la planète et ses conditions, nous pouvons la comparer aux planètes du système solaire (graphiques dans le fichier #9). Par certains aspects, la planète ressemble aux planètes rocheuses et par d'autres aux géantes gazeuses. Il est peu probable qu'il y ait de la vie ici en raison de la température élevée et de la faible distance par rapport à l'étoile (il y a des radiations provenant de l'étoile). Il serait utile d'avoir plus d'informations sur la structure de l'exoplanète et sur son atmosphère, si elle en a une. Le télescope HARPS pourrait fournir des informations précieuses sur les différents aspects de l'atmosphère.
Fiches d'appui :
