Galleria del progetto 2023
Studenti delle scuole secondarie di tutta Europa sono diventati detective di esopianeti con l'ESA e hanno utilizzato i dati del satellite Cheops per svelare i misteri di due esopianeti: KELT-3b e TOI-560c.
Esplorate i progetti qui sotto.
C/2022 E3 ZTF
Vincitore del premio per il miglior progetto
Gymnázium Na Vítězné pláni Praga - Praga Repubblica Ceca 18 anni, 17 anni 2 / 2
TOI-560c
Descrizione del progetto TOI-560c:
Siamo due adolescenti che frequentano la scuola superiore e abbiamo deciso di partecipare all'Hackathon di Praga perché entrambi siamo interessati all'astronomia e allo spazio, e questo ci è sembrato un progetto davvero bello e una buona opportunità.
L'hackathon si è svolto nel Planetario di Praga ed è durato 24 ore, durante le quali abbiamo analizzato i dati sull'esopianeta TOI-560 c. Abbiamo formulato ipotesi, cercato altri dati sull'esopianeta, contato e verificato le nostre ipotesi. C'erano dodici squadre provenienti da tutta la Repubblica Ceca e organizzatori pronti ad aiutarci.
Risultati e analisi di TOI-560c
Stavamo analizzando i dati fondamentali dell'esopianeta TOI-560 c, come il raggio, la densità, la distanza dalla sua stella, ecc.
Dopo aver conosciuto meglio l'esopianeta, ci siamo concentrati sulla questione della possibile presenza di vita su di esso. Stavamo studiando se TOI-560 c potesse mantenere un'atmosfera, se ne avesse una. Inoltre, ci siamo concentrati sulle caratteristiche della sua stella, ad esempio la sua luminosità e il suo flusso spettrale, per saperne di più sulle condizioni del pianeta.
È stata un'esperienza entusiasmante e vorremmo presentare il nostro percorso e le nostre conclusioni nei paragrafi che seguono.
I primi cinque calcoli erano compiti obbligatori, gli altri li abbiamo inventati noi.
Profondità di transito
All'inizio abbiamo ricevuto i dati con i valori percentuali della luce proveniente dalla stella TOI-560 durante il transito dell'esopianeta, registrati dal satellite Cheops. Utilizzando i parametri del raggio del pianeta e del tempo di metà transito (conoscevamo già il raggio della stella) abbiamo creato una curva di decadimento della luminosità approssimativa nel programma Allesfitter. Questo ci ha fornito anche il raggio approssimativo dell'esopianeta. Il programma ha valutato la nostra curva e ha determinato la nostra precisione, ottenendo un valore reale da confrontare. Di conseguenza, abbiamo visto che la nostra stima della profondità del transito aveva una deviazione di 2,6% rispetto ad Allesfitter. Il programma ci ha fornito anche altre informazioni, come il periodo orbitale. (La curva di luce e gli istogrammi sono allegati nei file #1 e #2).
Raggio
Abbiamo usato la profondità del transito per calcolare il raggio del pianeta. Il risultato di questo calcolo ci ha dato un raggio di 15.679,25137 chilometri. (L'intero calcolo è allegato nel file #3).
Periodo orbitale
Il compito successivo è stato quello di rispondere alla domanda su quando avverrà il prossimo transito del pianeta intorno alla sua stella. Per questo calcolo abbiamo ipotizzato che il 23 gennaio alle 13:12, quando Cheope ha osservato TOI-560, fosse l'inizio del transito. Poiché il periodo orbitale dura 18,8797 giorni, abbiamo calcolato che il prossimo transito avverrà venerdì 23 giugno alle 14:06, ossia esattamente 12,0376 giorni dalla data in cui abbiamo effettuato i calcoli (domenica 11 giugno).
Distanza orbitale
Per calcolare la distanza orbitale di TOI-560 c dalla sua stella abbiamo utilizzato una formula basata sulla terza legge di Keplero. Questa formula e l'intero processo di calcolo sono riportati nel quarto file. Il risultato del calcolo ci ha dato una distanza di 3.586.728.628 km.
Acqua liquida
Successivamente, ci siamo concentrati sulle questioni della temperatura, dell'acqua liquida e dell'abitabilità dell'esopianeta. Avevamo informazioni che la temperatura era di 225 ± 15°C. L'acqua è liquida tra 0°C e 100°C, a seconda della pressione atmosferica. Abbiamo cercato su Google un grafico dello stato dell'acqua in funzione della pressione e della temperatura e abbiamo scoperto che la pressione doveva essere di almeno 1 MPa perché l'acqua fosse liquida. Sulla Terra, abbiamo una pressione di 1 MPa a 91,89 metri di profondità (compresa la pressione atmosferica) e a 102,24 metri (senza pressione atmosferica). Inoltre, la nostra pressione atmosferica è di 101.300 Pa con una costante di gravitazione di 9,81. Se TOI-560 c avesse la stessa atmosfera della Terra, la pressione atmosferica sarebbe di 163.464 Pa a causa della sua gravitazione 1,62 volte più forte. Questo dato è stato calcolato utilizzando il raggio e la massa del pianeta (la massa è stata specificata nelle istruzioni). Dal calcolo (file #5), abbiamo concluso che l'atmosfera di TOI-560 c dovrebbe essere 6,12 volte più grande o più densa dell'atmosfera terrestre per avere acqua in forma liquida.
Volume e densità
L'ultimo compito obbligatorio è stato quello di calcolare la densità di TOI-560 c. Abbiamo utilizzato la formula ρ=M/V. Sapevamo già che la massa del pianeta era circa 9,70 * la massa della Terra. Ma non conoscevamo il volume. Abbiamo usato una semplice formula che presuppone che il pianeta sia perfettamente rotondo: 4/3*π*R3. Quindi sapevamo che il volume è 1,6146 * 1023 km3. Poi abbiamo calcolato che la densità era di 3,587786, che è 1,5 volte inferiore alla densità della Terra (5,51). Ma è più di due volte maggiore della densità di Nettuno. Da ciò si può concludere che TOI-560 c non è un pianeta gassoso, ma nemmeno di materiale pesante. La sua densità è simile a quella di Marte (3,93), quindi è possibile che abbia una struttura simile a quella di Marte. (I calcoli sono allegati nel file #3).
La vita
Una volta terminati i compiti obbligatori, abbiamo deciso di tornare alla questione della vita. Abbiamo determinato quattro categorie di condizioni per la presenza della vita:
magnetosfera
acqua liquida
atmosfera (con ossigeno e ozono)
calore (temperatura) e luce
Con le informazioni attualmente disponibili, gli scienziati non possono essere certi che TOI-560 c abbia una magnetosfera. Dovrebbe avere un nucleo metallico. Poiché ha una struttura simile a quella di Marte, possiamo ritenere che ciò non sia probabile. Se avesse un nucleo metallico, il resto del pianeta dovrebbe essere fatto di gas, estremamente leggero per adattarsi alla densità media del pianeta. Tuttavia, non possiamo trarre conclusioni certe al riguardo.
Nel paragrafo precedente abbiamo parlato dell'acqua liquida.
La prima cosa da sapere riguardo all'atmosfera è se TOI-560 c ha una gravità abbastanza forte da poter mantenere un'atmosfera. Si suppone di sì, ma abbiamo fatto alcuni calcoli per esserne certi (sono allegati nel file #6). La velocità di fuga che deve avere ogni oggetto che vuole lasciare la superficie di TOI-560 c è di 22,25 km*s-1 e la molecola H2 ha una velocità quadratica di 2.491,51 m*s-1 (file 7). La velocità di fuga è molto più grande della velocità quadratica media, quindi TOI-560 c può mantenere anche le molecole H2 più veloci. Un'altra cosa è l'ozono O3 e l'ossigeno O2. Sulla base dei dati disponibili non possiamo scoprire nulla sulla struttura dell'ipotetica atmosfera. Ma il telescopio HARPS con il suo spettrografo è in grado di confermare l'esistenza dell'atmosfera e persino di rilevarne la struttura.
La luce e il calore di TOI-560 c sono forniti dalla sua stella TOI-560. In effetti, TOI-560 è due volte più grande del sole. La luminosità del Sole è di 3,827*1026 W e quella di TOI-560 è di 6,04429*1029 W. Il flusso spettrale dipende anche dalla distanza dell'oggetto dalla stella. Poiché la distanza orbitale di TOI-560 c dalla sua stella è di circa 0,1249 UA, il flusso spettrale è di 13.681.47386 W*m-2, 10 volte superiore al flusso spettrale del Sole sulla Terra. (I calcoli sono allegati nel file #8).
L'abitabilità dipende dalla distanza orbitale dalla stella. Se la Terra fosse troppo vicina o troppo lontana dal Sole non potrebbero esserci acqua liquida e vita. Ma non sappiamo quanto la temperatura del pianeta sia influenzata dall'ipotetica atmosfera e quanto dalla distanza. Tuttavia, possiamo calcolare le zone abitabili trascurando l'atmosfera.
TOI-560c Conclusioni
Ora che conosciamo meglio il pianeta e le sue condizioni, possiamo confrontarlo con i pianeti del sistema solare (grafici nel file #9). Per alcuni aspetti il pianeta è simile ai pianeti rocciosi, per altri ai giganti gassosi. È davvero improbabile che qui ci sia vita a causa dell'alta temperatura e della piccola distanza dalla stella (c'è radiazione dalla stella). Sarebbe utile avere maggiori informazioni sulla struttura dell'esopianeta e sulla sua atmosfera, se ne ha una. Il telescopio HARPS potrebbe fornire informazioni preziose sui diversi aspetti dell'atmosfera.
File di supporto:
