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.
JOVAAS
Lauréat du prix du meilleur projet
Société astronomique de Sabadell Sabadell - Catalogne Espagne 18 ans, 17 ans, 16 ans 4 / 1
TOI-560c
Description du projet TOI-560c :
Dans le cadre du Hackathon Hack an Exoplanet, nous avons analysé les données fournies par l'ESA pour étudier l'exoplanète TOI-560c. Grâce à l'analyse des courbes de lumière de transit fournies par le télescope CHEOPS, nous avons découvert que TOI-560c a un rayon de 2,66 fois la Terre et une masse de 9,70 masses terrestres. Ceci révèle que cette exoplanète est de type super-Terre. De plus, nous avons obtenu une période orbitale de 18,88 jours grâce à un ajustement automatique de la courbe de lumière du transit, facilité par le logiciel Allesfitter. Ensuite, nous avons utilisé la troisième loi de Kepler pour calculer la distance entre TOI-560c et son étoile hôte. Nos résultats indiquent une distance de 0,125 UA, ce qui indique que la possibilité de trouver de l'eau liquide à sa surface est très faible, étant donné ses températures chaudes d'environ 225ºC. Enfin, nous avons calculé la densité de la planète à l'aide de la formule de densité. Cela nous a permis d'estimer que TOI-560c a une densité d'environ 3,89 g/cm^3. Cette détermination de la densité indique que la planète est légèrement plus légère que Mars mais plus dense que les géantes gazeuses présentes dans notre propre système solaire. En raison des valeurs obtenues pour la densité de TOI-560c, nous supposons qu'elle est composée de matériaux rocheux tels que le fer ou le carbone.
Résultats et analyse du TOI-560c
Avec toutes les données fournies, notre équipe a réussi à résoudre le mystère Toi-560c. Tout d'abord, nous avons ajusté la courbe de lumière de transit fournie dans Allesfitter afin d'obtenir des informations sur l'étoile et la planète. Après avoir obtenu les données d'Allesfitter, nous avons commencé l'analyse des résultats.
Taille
La première chose que nous avons faite a été de calculer le rayon de la planète, en suivant la formule suivante :
Profondeur de transit (%) = (π R_planet^2) / (π R_star^2) * 100
Nous avons trouvé la profondeur de transit dans le graphique fourni par Allesfitter. Nous avons retenu 0,14% comme valeur de profondeur de transit.
Fig.1 Tableau des courbes de lumière de transit de TOI-560c
Nous avons isolé le rayon de la planète de la manière suivante :
R_TOI-560c = √ (Profondeur de transit (%) * R_star^2 / 100) = √ (0,14 * (0,65 * R_sun)^2 / 100)= √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100)
Après la substitution, nous avons obtenu les résultats suivants :
R_TOI-560c = √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100) = 1,697934189... x 10^7 m ≈ 2,66 R_earth
Ces résultats nous ont permis de conclure que TOI-560c est une super-Terre car son rayon est plus ou moins deux fois plus grand que celui de la Terre.
Période orbitale et distance
Nous pouvons trouver la valeur de la période orbitale dans un tableau fourni par Allesfitter et nous devons convertir les jours en secondes.
Fig.2 Tableau des informations fournies par l'appareillage dans Allesfitter.
T = 18,8797 jours = 1,6312 x 10^6 s
Nous devons utiliser la masse de l'étoile dans cette formule et elle doit être exprimée en kilogrammes. Nous pouvons trouver la masse de l'étoile dans le dossier.
Fig.3 Informations sur l'étoile trouvées dans le dossier de l'affaire
M = 0,73 * M_sun = 1,4515 x 10^30 kg
L'étape suivante consistait à calculer la distance qui la sépare de son étoile. Pour résoudre ce problème, nous avons utilisé la 3e loi de Kepler :
T^2 = (4π^2 / GM) * d^3
Nous avons ensuite isolé la distance à partir de la formule :
d^3 = T^2 * (GM / 4π^2)
Une fois ces unités modifiées, nous remplaçons les valeurs et obtenons le résultat suivant :
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
Grâce à ces informations, nous avons conclu que cette planète est potentiellement inhabitable en raison de la faible distance qui la sépare de son étoile. Cette distance implique des températures très chaudes et une très faible possibilité de trouver de l'eau liquide.
Température et habitabilité
Comme on peut le voir sur ce diagramme, TOI-560c a des températures supérieures à 200ºC. Dans le dossier, il est écrit que la température est plus ou moins de 225ºC.
Fig.4 Diagramme avec les températures et les distances par rapport à leurs étoiles des différentes planètes trouvées dans la vidéo de l'étape 4.
Cette température peut être due à la proximité de son étoile, qui n'est qu'à 0,125 UA, comme nous l'avons calculé précédemment. C'est pourquoi nous considérons cette planète comme inhabitable, car sa chaleur extrême rend l'existence d'eau liquide très difficile et nous ne pourrions pas résister à la chaleur et aux radiations émises par l'étoile à cette distance.
Densité et composition
La dernière chose à vérifier est la densité et la composition de l'étoile.
Tout d'abord, nous avions la formule de la densité :
ρ = MV
Ensuite, nous remplaçons la masse par la masse de la planète et le volume par le volume de la planète.
ρ_planète = M_planète / (4πR_planète^3 / 3) = 9,70*M_terre / (4π (1,697934189 x 10^7 m) / 3) = 3,89281 x 10^3 kg / m^3
ρ_TOI-560c = 3,89281 g / cm^3
On constate que la densité de TOI-560c est un peu plus légère que celle de Mars, puisqu'elle est de 3,93 g/cm3.
Comme l'indique le dossier, nous supposons que TOI-560c est une mini-Neptune ou une super-Terre, mais nous ne pouvons pas confirmer sa composition. Cependant, si l'on considère la composition de ce type de planète, on peut s'attendre à ce que TOI-560c soit une planète rocheuse, principalement formée de silicium et d'oxygène. Ces éléments peuvent être accompagnés d'autres éléments, comme l'aluminium, le fer, le magnésium ou le calcium.
TOI-560c Conclusions
En conclusion, nous pouvons affirmer que TOI-560c n'est pas habitable pour nous en raison de sa température élevée, probablement due à la faible distance qui la sépare de son étoile. Sa période orbitale est beaucoup plus rapide que celle de Mercure, et sa densité est un peu plus faible que celle de Mars. Son rayon est près de deux fois et demie le rayon terrestre et sa masse près de la moitié de celle de Neptune. Nous ne pouvons pas connaître exactement sa composition, il semble que ce soit une planète de la taille d'une mini-Neptune, mais nous en déduisons qu'elle est essentiellement formée de roches, car les roches ont généralement une densité de 2,5 ∼ 3 g / cm^3, nous supposons donc qu'elle est composée de roches et d'un petit noyau métallique jusqu'à ce que des données sur la composition puissent être obtenues.
Fiches d'appui :
