Projekt Galéria 2023
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.
C/2022 E3 ZTF
A legjobb projekt díjazottja
Gymnázium Na Vítězné pláni Prága - Prága Cseh Köztársaság 18 éves, 17 éves 2 / 2
TOI-560c
TOI-560c projekt leírása:
Két középiskolás tinédzser vagyunk, és azért döntöttünk úgy, hogy csatlakozunk a prágai Hackathonhoz, mert mindkettőnket érdekel a csillagászat és az űrkutatás, és ez egy nagyon szép projektnek és jó lehetőségnek tűnt.
A Hackathon a prágai Planetáriumban zajlott, és 24 órán át tartott, amely alatt a TOI-560 c exobolygóról szóló adatokat elemeztük. Hipotéziseket állítottunk fel, további adatokat kerestünk az exobolygóról, számoltunk és ellenőriztük hipotéziseinket. Tizenkét csapat vett részt az egész Cseh Köztársaságból és a szervezők, akik készségesen álltak rendelkezésünkre.
TOI-560c Eredmények és elemzés
A TOI-560 c exobolygó alapvető adatait vizsgáltuk, mint például a sugarát, sűrűségét, csillagától való távolságát stb.
Miután többet tudtunk az exobolygóról, arra a kérdésre összpontosítottunk, hogy lehet-e rajta élet. Azt vizsgáltuk, hogy a TOI-560 c fenn tudna-e tartani egy légkört, ha lenne neki. És a csillagának jellemzőire is összpontosítottunk, például a fényességére és a színképáramára, hogy többet tudjunk meg a bolygón uralkodó körülményekről.
Izgalmas élmény volt, és az alábbiakban szeretnénk bemutatni az utunkat és a következtetéseinket.
Az első öt számítás kötelező feladat volt, a többit mi magunk találtuk ki.
Tranzit mélység
Kezdetben olyan adatokat kaptunk, amelyek a TOI-560 csillagból az exobolygó tranzitja során érkező fény százalékos értékeit tartalmazzák, amelyeket a Cheops műhold rögzített. A bolygó sugarának és az átvonulási idő közepének paramétereit felhasználva (a csillag sugarát már ismertük) az Allesfitter programban létrehoztunk egy közelítő fényességcsökkenési görbét. Ez megadta az exobolygó hozzávetőleges sugarát is. A program kiértékelte a görbénket, és megállapította, hogy mennyire voltunk pontosak, és kaptunk egy valós értéket, amit összehasonlíthattunk. Ennek eredményeként azt láttuk, hogy a tranzitmélységre vonatkozó becslésünk 2,6% eltérést mutatott az Allesfittertől. A program további információkat is adott nekünk, például a keringési periódust. (A fénygörbék és a hisztogramok az #1 és #2 fájlban vannak csatolva).
Radius
A bolygó sugarának számításához a tranzitmélységet használtuk. Ennek a számításnak az eredménye 15 679,25137 kilométeres sugarat mutatott. (A teljes számítás az #3 fájlban található.)
Orbitális periódus
A következő feladat annak a kérdésnek a megválaszolása volt, hogy mikor lesz a bolygó következő átvonulása a csillaga körül. Ehhez a számításhoz azt feltételeztük, hogy január 23-án 13:12-kor, amikor a Cheops megfigyelte a TOI-560-at, ez volt az átvonulás kezdete. Mivel a keringési ideje 18,8797 nap, kiszámoltuk, hogy a következő tranzit június 23-án, pénteken 14:06-kor lesz, ami pontosan 12,0376 napra van attól az időponttól, amikor a számításokat végeztük (június 11-én, vasárnap).
Orbitális távolság
A TOI-560 c csillagától való keringési távolságának kiszámításához egy Kepler harmadik törvényén alapuló képletet használtunk. Ez a képlet és a teljes számítási folyamat a negyedik fájlban található. A számítás eredménye 3 586 728 628 km-es távolságot adott ki.
Folyékony víz
Ezt követően az exobolygó hőmérsékletével, folyékony vízzel és lakhatóságával kapcsolatos kérdésekre összpontosítottunk. Információink szerint a hőmérséklet 225 ± 15 °C volt. A víz 0°C és 100°C között folyékony, a légköri nyomástól függően. A Google-on kerestünk egy grafikont a víz állapotáról a nyomás és a hőmérséklet függvényében, és azt találtuk, hogy a nyomásnak legalább 1 MPa nyomásnak kell lennie ahhoz, hogy a víz folyékony legyen. A Földön 91,89 méter mélységben (légköri nyomással együtt) és 102,24 méter mélységben (légköri nyomás nélkül) 1 MPa nyomás van. Emellett a légköri nyomásunk 101 300 Pa, a gravitációs állandó 9,81. Ha a TOI-560 c ugyanolyan légkörrel rendelkezne, mint a Föld, a légköri nyomás 163 464 Pa lenne az 1,62-szer erősebb gravitáció miatt. Ezt a bolygó sugara és tömege alapján számoltuk ki (a tömeget az utasításban adtuk meg). A számításból (#5 fájl) arra a következtetésre jutottunk, hogy a TOI-560 c légkörének 6,12-szer nagyobbnak vagy sűrűbbnek kellene lennie, mint a Föld légkörének ahhoz, hogy folyékony formában legyen benne víz.
Térfogat és sűrűség
Az utolsó kötelező feladat a TOI-560 c sűrűségének kiszámítása volt. A ρ=M/V képletet használtuk. Azt már tudtuk, hogy a bolygó tömege körülbelül 9,70 * a Föld tömege. De a térfogatát nem ismertük. Egy egyszerű képletet használtunk, amely feltételezi, hogy a bolygó tökéletesen kerek - 4/3*π*R3. Így tudtuk, hogy a térfogat 1,6146 * 1023 km3. Ezután kiszámoltuk, hogy a sűrűsége 3,587786, ami 1,5-szer kisebb, mint a Föld sűrűsége (5,51). De több mint kétszer nagyobb, mint a Neptunusz sűrűsége. Ebből arra következtethetünk, hogy a TOI-560 c nem gázbolygó, de nem is nehéz anyagból készült. Sűrűsége hasonló a Mars sűrűségéhez (3,93), így lehetséges, hogy hasonló szerkezetű, mint a Mars. (A számításokat az #3 fájlban csatoltuk).
Élet
Amikor végeztünk a kötelező feladatokkal, úgy döntöttünk, hogy visszatérünk az élet kérdéséhez. Meghatároztuk az élet jelenlétének négy kategóriáját:
magnetoszféra
folyékony víz
légkör (oxigénnel és ózonnal)
hő (hőmérséklet) és fény
A jelenleg rendelkezésre álló információk alapján a tudósok nem lehetnek biztosak abban, hogy a TOI-560 c-nek van-e magnetoszférája. Ehhez egy fémmaggal kellene rendelkeznie. Mivel a Marshoz hasonló szerkezetű, feltételezhetjük, hogy ez nem valószínű. Ha lenne fémmagja, akkor a bolygó többi részének gázból kellett volna állnia - rendkívül könnyűnek kellett volna lennie, hogy megfeleljen a bolygó átlagos sűrűségének. Biztos következtetéseket azonban nem vonhatunk le ebben a kérdésben.
Az előző bekezdésben írtunk a folyékony vízről.
Az első dolog, amit a légkörrel kapcsolatban tudnunk kell, hogy a TOI-560 c elég erős gravitációval rendelkezik-e ahhoz, hogy képes legyen légkört fenntartani. Feltételeztük, hogy igen, de végeztünk néhány számítást, hogy biztosak legyünk benne (ezek az #6 fájlban vannak csatolva). A menekülési sebesség, amellyel minden olyan objektumnak rendelkeznie kell, amely el akarja hagyni a TOI-560 c felszínét, 22,25 km*s-1, a H2 molekula négyzetgyöksebessége pedig 2 491,51 m*s-1 (7. fájl). A menekülési sebesség sokkal nagyobb, mint a négyzetes középsebesség, így a TOI-560 c még a leggyorsabb H2 molekulákat is képes megtartani. Egy másik dolog az ózon O3 és az oxigén O2. A rendelkezésre álló adatok alapján semmit sem tudunk meg a hipotetikus légkör szerkezetéről. De a HARPS távcső a spektrográfjával képes megerősíteni a légkör létezését, sőt még a szerkezetét is kimutatni.
A TOI-560 c fényét és hőjét a TOI-560 c csillag biztosítja. A TOI-560 valójában kétszer nagyobb, mint a Nap. A Nap fényereje 3,827*1026 W, a TOI-560 fényereje pedig 6,04429*1029 W. A spektrális fluxus függ az objektum csillagtól való távolságától is. És mivel a TOI-560 c keringési távolsága a csillagától körülbelül 0,1249 AU, a színképi fluxus 13,681,47386 W*m-2, ami tízszer nagyobb, mint a Nap színképi fluxusa a Földön. (A számítások az #8 fájlban találhatók.)
A lakhatóság a csillagtól való keringési távolságtól függ. Ha a Föld túl közel vagy túl messze lenne a Naptól, egyáltalán nem lehetne folyékony víz és élet. De nem tudjuk, hogy a bolygó hőmérsékletét mennyire befolyásolja a feltételezett légkör és mennyire a távolság. Azonban kiszámíthatjuk a lakhatósági zónákat, és elhanyagolhatjuk a légkört.
TOI-560c Következtetések
Most, hogy többet tudunk a bolygóról és körülményeiről, összehasonlíthatjuk a Naprendszer bolygóival (grafikonok az #9 fájlban). Bizonyos szempontból a bolygó a kőzetbolygókhoz, más szempontból viszont a gázóriásokhoz hasonlít. A magas hőmérséklet és a csillagtól való kis távolság miatt (a csillagból sugárzás érkezik) valóban valószínűtlen, hogy itt élet legyen. Hasznos lenne több információval rendelkezni az exobolygó szerkezetéről és légköréről, ha van légköre. A HARPS távcső értékes információkkal szolgálhatna a légkör különböző aspektusairól.
Támogató fájlok:
