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.
Abakus
A legjobb projekt díjazottja
Nova Goricai Egyetem Ajdovščina - Szlovénia 16 éves, 17 éves 2 / 2
TOI-560c
TOI-560c projekt leírása:
A Hack an Exoplanet projekt részeként két exobolygót elemeztünk, és közelebbről megnéztük a TOI-560c exobolygót. Az exobolygók olyan bolygók, amelyek más csillagok körül keringenek a Naprendszerünkön kívül. Tulajdonságaikat (méret, tömeg, pálya) csillagászati megfigyelésekből származó adatok alapján mérik. A CHEOPS műhold (ESA) adatait elemeztük, amely megfigyelte egy exobolygó áthaladását a gazdatest csillaga felett, amely során részben eltakarta a csillag fényét. Az allesfitter online eszköz és saját elemzésünk segítségével megállapítottuk, hogy a bolygó a mini-Neptunuszok osztályába tartozik, és tulajdonságai nem különböznek jelentősen a mini-Neptunuszok ismert populációjától. A bolygónak kőzetmagja van. Viszonylag kis távolságban kering a csillaga körül, és a felszíni hőmérséklete meghaladja a folyékony víz létezésének határértékét. Az általunk ismert élet tehát nem létezhet a TOI-560c-n.
TOI-560c Eredmények és elemzés
Elemzésünket az allesfitter webes eszközzel kezdtük. Az alkalmazás megfigyelési adatokat szolgáltatott az átjáróról. Az alkalmazás azt is lehetővé tette, hogy egy modellt illesszünk az adatokhoz, így értékeket kaptunk néhány exobolygó paraméterére és pályájára. Először kézzel állítottuk be a bolygó sugarát, a csillag sugarát és az átvonulás középpontjának időpontját, hogy kitaláljuk a fénygörbéhez legjobban illeszkedő modellt. Ezután az eszköz egy algoritmus segítségével megtalálta a tranzithoz legjobban illeszkedő modellt. Az 1. ábra az adatokat mutatja, a legjobb modellek családjával (piros) és a mi kezdeti tippünkkel (szürke) átrajzolva. A bolygó sugarának, a csillag sugarának és az átvonulási idő közepének legvalószínűbb értékeinek hisztogramjai a 2. ábrán láthatók, az értékek pedig a bizonytalanságokkal együtt a táblázatban (3. ábra). A legvalószínűbb értékek 2,39 földsugár, 0,65 napsugár és 0,44 nap. A táblázatban a bolygó keringési idejére (18,8 nap) és a keringési ellipszis féltengelyének méretére (0,1242 au) is megadták az értékeket - ezeket más módszerekkel mértük.
Néhány paraméter értékét is másképp mértük. A bolygó mérete és a csillag mérete közötti arányt a csillag halványodásán keresztül számoltuk ki az átvonulás során. A csillag méretének ismeretében (0,65 napsugár) ki tudtuk számítani a bolygó sugarát (2,46 földi sugár). Az ismert periódust és Kepler harmadik törvényét felhasználva kiszámítottuk a pálya félnagytengelyét (0,125 au). A bolygó méretének és tömegének ismeretében (a tömeget a radiális módszerrel mértük, értéke kb. 9,7 földtömeg) kiszámíthatjuk a bolygó átlagos sűrűségét (3,6 g cm-3).
A bolygó hőmérsékletét is meg tudjuk becsülni. A bolygó egyensúlyi hőmérsékletét úgy számoltuk ki, hogy feltételeztük, hogy a csillag fekete testként fényt sugároz, a bolygó a fény egy részét elnyeli, egy részét visszaveri, és az energia egy részét a bolygó kisugározza. A hőmérsékletet a bolygó két különböző - lassú és gyors - tengely körüli forgási sebességére számoltuk ki. Feltételeztük, hogy a csillag felszínén a hőmérséklet 4511 K [1]. A fényvisszaverő képesség vagy albedó értékének 0,1-es értéket vettünk (ez egy közelítő becslés egy mini-Neptunusz esetében). Egy lassan forgó bolygó esetében így 574 K hőmérsékletet kaptunk, egy gyorsan forgó bolygó esetében pedig 483 K-t. Ez utóbbi érték hasonló az esetfájlban és a [1]-ben megadott értékhez. Számításunk azért egyszerűsített, mert nem vettük figyelembe a bolygó összetételét és légkörét. Ha a légkör sűrűbb, kevesebb energia jut vissza az űrbe, mint ha a légkör vékonyabb. Ezt láthatjuk, ha megnézzük a Vénuszt, és összehasonlítjuk a hőmérsékletét és légkörét a miénkkel - a Földével. Azt is megnéztük, milyen messze kell lennie egy bolygónak ahhoz, hogy folyékony vízzel rendelkezzen. A fenti feltételezések alapján egy bolygónak legalább ötször olyan messze kell lennie a csillagtól, mint a jelenlegi távolsága ahhoz, hogy folyékony vízzel rendelkezzen (és valószínűbb, hogy még messzebb kellene lennie).
A TOI-560c valószínűleg egy kőzetbolygó. Viszonylag közel van a csillaghoz, így a felszíni hőmérséklete túl magas a folyékony vízhez. Nincs még egy ilyen bolygó a Naprendszerünkben. Négyszer közelebb van a csillaghoz, mint a Merkúr a Naphoz. Mint tudjuk, a mi Naprendszerünkben nincsenek mini-Neptunuszok, de más csillagok körül gyakran előfordulnak.
Végül megnéztük, hogyan viszonyul a TOI-560c a többi mini-Neptunhoz. Mini-neptunusokból [2], azaz 1,7 és 4 Föld-sugár közötti sugarú és 20 földtömegnél kisebb tömegű exobolygókból [3] nyertünk mintát. A 4. és 5. ábra a minta periódus és sugár, illetve sugár és tömeg közötti függéseket mutatja. A ToI-560c piros színnel van kiemelve. Megállapítottuk, hogy a TOI-560c egy tipikus Mini-Neptunusz, amelynek sugara csak 2%-tal tér el a Mini-Neptunuszok átlagos sugarától (2,5 földi sugár). Periódusa is közel van az átlaghoz, de magasabb a mediánnál, mivel a legtöbb talált Mini-Neptunusz közelebb van a csillaghoz (valószínűleg a megfigyelési torzítás miatt). A sugarat és a tömeget összehasonlítva a TOI-560c sem tűnik ki.
A méréseinken lehetne javítani. Különösen a bizonytalanságokat nem vettük figyelembe. Csatoljuk a bolygó elemzésének esetadatait is.
[1] http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
[2] http://exoplanet.eu/catalog/
[3] https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1405/1405.7695.pdf
TOI-560c Következtetések
Számításaink elvégzése után arra a következtetésre jutottunk, hogy a bolygó nagyon közel van a csillagához, és sűrűségét tekintve valószínűleg kőzetbolygó. Viszonylag magas a felszíni hőmérséklete, ezért nem számítunk folyékony vízre a felszínén, és az általunk ismert életre sem. A TOI-560c-t az ismert mini-Neptunuszok mintájával összehasonlítva arra a következtetésre jutottunk, hogy a TOI-560c a mini-Neptunuszok tipikus képviselője, mivel a legtöbb paraméter értékei nagyon közel állnak a katalógus átlagaihoz. A TOI-560c nem hasonlít a Naprendszerünk egyetlen bolygójára sem.
Támogató fájlok:
