Projekt Galéria 2023

Kheopsz_illusztráció_pillérek

Középiskolás diákok Európa-szerte exobolygó detektívekké váltak az ESA-val, és a Cheops műhold adatait felhasználva két exobolygó rejtélyeinek feltárásához: KELT-3b és TOI-560c.

Fedezze fel az alábbi projekteket.

Planeterra

A legjobb projekt díjazottja
Gymnazium Brno-Bystrc Brno - Dél-Morvaország Cseh Köztársaság 15 éves, 19 éves 3 / 0

A csapat projektjének külső URL címe (pl. weboldal vagy PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Youtube videó link:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM

TOI-560c

TOI-560c projekt leírása:

Egy nagyon-nagyon távoli naprendszerben... egészen pontosan 103 fényévnyire, megtaláljuk a kívánt exobolygót. Ahogy a neve is mutatja, a TOI-560c nem az egyetlen exobolygó a naprendszerében. Bár kicsi, a rendszerben található egy második, körülbelül kétszer akkora bolygó is, a TOI-560b. Mindkettő egy K-típusú csillag, a TOI-560 körül kering, a Naprendszer lakhatósági zónáján kívül.

TOI-560c Eredmények és elemzés

Bolygó mérete

Először a bolygó átmérőjét 30550,62 méterben határoztuk meg, 0,01372% tranzitmélységgel. A sugár kiszámításához először a 2,395-ös Allesfitter-szorzót használtuk. Ez 15 275,3 kilométeres sugarat eredményezett. Most egy olyan képlettel, ahol H a fénygörbe különbség, amit a Cheops fénygörbe mérési grafikonjából vettünk, ami 99,862 volt, vagyis a különbség 0,137-et tett ki. Ebből kaptuk a 2,646-os szorzót, ami 16 752,7 km-es sugarat adott, vagyis körülbelül 10% különbséget az Allesfitter elsődleges kimenetétől.

Pálya hossza

Tudjuk, hogy a TOI-560c éves periódusa 18,87 földi nap, ami sokkal rövidebbé teszi az évét, mint itt a Földön.

A Naprendszerben mindkét bolygó nagyon közel kering csillagához. Olyan közel, hogy a legmagasabb pálya sokkal alacsonyabb, mint a Merkúr pályája a mi Naprendszerünkben. Mivel ismerjük a TOI-560c távolságát csillagától, kiszámíthatjuk, hogy pályájának hossza 117 106 752,8 km. A hosszúságból pedig a keringési sebességét 720 958,63 m/s-ra tudjuk meghatározni.

A két bolygó pályája hasonló a dőlésszöget tekintve, amely a 90°-tól csak 0,4-es szabálytalanságot ér el. Mind a B, mind a C bolygónak nagyon hasonló a pályahajlásuk, így elmondhatjuk, hogy nem utazó bolygókról van szó, amelyek a gravitációs vonzás miatt kerültek volna ebbe a Naprendszerbe, és ott is maradnak, hanem nagyon hasonló időben jöttek létre.

Naprendszer

A TOI-560c nem az egyetlen bolygó a naprendszerében. A TOI-560 körül egy második bolygó is kering. Mindkettőt az átmeneti módszerrel fedezték fel. Ráadásul a TOI-560b és a TOI-560c szinte azonos, a mi nézőpontunkból nézve majdnem 90 fokos dőlésszögű, ami további bizonyíték arra, hogy a múltban hasonló időben keletkeztek. Van azonban néhány különbség. Főleg a méretükben és a pályájukban. A TOI-560b keringési ideje az exoplanet.eu szerint 6,39 nap, ami fele a TOI-560c-ének. A TOI-560b a mérések szerint 0,249 Jupiter méretű, míg a TOI-560c csak 0,23. A színekben is vannak különbségek, a TOI-560c kémiai összetételéről felállítottunk néhány hipotézist, amelyek közvetlenül vezetnek a színsémához, mindezt a "légköri hipotézisek" fül alatt említjük. Mindkét bolygó szintén jóval a lakhatósági zónán kívül van.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/.

Bolygó kora

A http://exoplanet.eu/ szerint a mi exobolygónk meglehetősen fiatal, 750 000 000 éves. Ebben a korban a Föld még a prekambriumi korszakban volt, ami azt jelenti, hogy csak szerves halmazok alakultak ki prokarióta sejtekké, amelyekből eukarióta sejtek fejlődtek ki. A prekambrium idején azonban a felszíni hőmérséklet csak néhány fokkal volt 0°C fölött.

De mi a helyzet a TOI-560c-vel? A felszíni hőmérsékletet 225 körül mértük, ami a Földhöz képest nem túl lakható környezet. Bár találgathatunk olyan termofil sejtekről, amelyek extra vastag sejtfalakkal rendelkeznek, és alkalmazkodtak ehhez a hőmérséklethez. Például a Földön a Kavachi vulkán közelében a víz hőmérséklete 68 °C körül van, és ott még mindig élnek cápák. De a TOI-560C esetében a légkör tartalmától és a nyomástól függően a kis organizmusokra korlátoztuk a felvetéseinket.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/.

Légköri hipotézisek

A mini-neptunusz és a szuperföld definíciója közötti különbség itt nagyon vékony. Három hipotézist állítottunk fel arra vonatkozóan, hogy milyen lehet a TOI-560c összetétele, attól függően, hogy milyen elemekből áll, és az egyes rétegek vastagságától is függően.

1. hipotézis:

Ebben a hipotézisben a bolygó magját hidrogénnek gondoltuk, amely szilárd anyagként viselkedik. A mag átmérője 8000 kilométer lenne. Lehet, hogy van benne víz? Igen, lehet. Pontosan 246 MPa nyomáson, ami lehetővé tenné, hogy a víz folyékony állapotban legyen. Ha a felső légkört Neptunusz-szerűnek gondolnánk, akkor ez is szóba jöhetne, de a TOI-560c sűrűsége meghaladná a mért sűrűségünket. Ezért egy új elemre vagy vegyületre gondoltunk, amely a légkörben lenne. Ez a vegyi anyag valamivel sűrűbb lenne, mint a Neptunusz légkörét együttesen alkotó hidrogén, hélium, metán és ammónia.

2. hipotézis:

Ebben a hipotézisben úgy gondoltuk, hogy a mag alumíniumból készül. A légkör héliumból és hidrogénből állna. A 26 MPa nyomás mellett ott vizet láthatnánk, ami az 1. hipotézishez képest azzal az előnnyel járna, hogy a nyomás lényegesen alacsonyabb lenne, ami sokkal megfelelőbb körülményeket teremtene az oda küldhető szondák számára. A sugár átmérőjét is 5200 km-nek feltételeztük, hogy minden kapcsolatnak és a sűrűségnek megfeleljen. Ebben az esetben a légkör vastagabb lehet, mint az 1. hipotézisben, mivel a mag nem foglal el annyi helyet.

3. hipotézis:

Ez utóbbi esetben a légkör héliumból és hidrogénből állna. A fő különbség a magban van, amely foszforral bevont lítiumot tartalmazna. Ez nagyszerű forrás lenne lítium akkumulátorokhoz. Mi azonban csökkenteni akartuk a nyomást, ezért arra gondoltunk, hogy a vizet kihagyjuk ebből a hipotézisből. Víz nélkül a nyomás 13,6 kPa lehetne, ami a legalacsonyabb az összes lehetőség közül. Sok számítás után a mag átmérőjét 6 202,7 km-re becsültük.

Bolygó színe

A www.exoplanets.nasa.gov és a www.exoplanet.eu szerint a TOI-560c narancssárga színű. Mivel azonban a TOI-560 egy K4V típusú csillag, és a TOI-560c vékony légkörrel rendelkezik, úgy gondoljuk, hogy a színt a csillag színe és az általa kibocsátott fény okozhatja. Mivel a TOI-560 fényes narancssárga színű, ez a szín tükröződne vissza a TOI-560c-n.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/.

Exobolygó-katalógus - Exobolygó-kutatás: Bolygók a Naprendszeren túl. (n.d.). Exobolygó-kutatás: Planets Beyond Our Solar System. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

Mikor lesz a következő tranzit?

Megtudtuk, hogy az utolsó tranzit 2023. június 5-én volt, és 1:28-kor kezdődött és 5:04-ig tartott. Ebből és más adatokból kiszámoltuk, hogy a következő június 23-án 22:35-től június 24-én 2:11-ig lesz. Június 24-én pedig a TOI-560C a TOI-560 hipotetikus középpontjában lesz, legalábbis a mi szemszögünkből így néz ki.

Bolygó összehasonlítás

TOI-560c
Föld
Neptunusz
KELT-3b

Tömeg
5.79303425 kg
5.97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Radius
15,275.3 km
6,371 km
24,622 km
93,191 km

Sűrűség
2,94 g/cm3
5,51 g/cm3
1,64 g/cm3
–

Gravitáció
13,77653981 m/s2
9,807 m/s2
11,15 m/s2
3,296 m/s2

Hőmérséklet
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Orbitális periódus
18,87 nap
365 nap
60,265 nap
2,7 nap

Csillagtávolság
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

Csillagok összehasonlítása

TOI-560
Sun

Kor
750 millió
3,853 millió

Tömeg

27 %

Radius
452,200 km
35 %

Csillag típus
K4V
G2V

Hőmérséklet
4,240
30 %

Magnitúdó
9.67
4,84 (tehát nagyobb fényerő)

Allesfitter összehasonlítások

A legnagyobb különbséget a sugárban mértük. Először az Allesfitter 2,395-ös szorzóját próbáltuk használni. Amikor azonban a tranzitmélység képletét használtuk, 2,646-os szorzót kaptunk, és így 15,275 km helyett 16,752 km-es sugarat.

A következő különbség a távolságban volt, ahol mi 0,1245 au-t számoltunk, de Allesfitter csak 0,124 au-t adott meg.

Planeterra csapat

Készítette: Karel, Simon és Tom

TOI-560c Következtetések

Végül úgy gondoljuk, hogy a TOI-560c esetében a legvalószínűbb forgatókönyv az, hogy a légkör elég vékony, de van elég gravitáció ahhoz, hogy a helyén tartsa. A nagy nyomás szintén nem tűnik helyénvalónak, ezért úgy gondoljuk, hogy a víz hiánya helyes, ahogyan az is, hogy a bolygó felszínén élet van.

Források:

About - Hack an exoplanet, [nincs dátum]. Online. Elérhető a következő címen: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Exobolygó katalógus | Discovery - Exobolygó felfedezés: Bolygók a Naprendszeren túl, [nincs dátum]. Exobolygó-kutatás: Planets Beyond Our Solar System. Online. Elérhető: https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/.
MUFTI, Mohammed El, 2021. TOI 560 : Two Transiting Planets Orbiting a K törpe körül Validated with iSHELL, PFS and HIRES RVs. arXiv.org. Online. December 26. 2021. Elérhető: https://arxiv.org/abs/2112.13448.
Az extraszoláris bolygók enciklopédiája - Diagramok. (n.d.). http://exoplanet.eu/diagrams/

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/.
TOI-560 c, [dátum nélkül]. Online. Elérhető a következő címen: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html

Támogató fájlok:

Projekt Galéria 2023