2023 m. projekto galerija
Europos vidurinių mokyklų moksleiviai tapo EKA egzoplanetų detektyvais ir, naudodamiesi Cheopso palydovo duomenimis, atskleidė dviejų egzoplanetų paslaptis: KELT-3b ir TOI-560c.
Susipažinkite su toliau pateiktais projektais.
C/2022 E3 ZTF
Geriausio projekto prizo laimėtojas
Gymnázium Na Vítězné pláni Praha - Praha Čekija 18 metų, 17 metų 2 / 2
TOI-560c
TOI-560c projekto aprašymas:
Esame du vidurinės mokyklos paaugliai ir nusprendėme prisijungti prie Prahos hakatono, nes abu domimės astronomija ir kosmosu, o šis projektas atrodė tikrai gražus ir gera proga.
Hakatonas vyko Prahos planetariume ir truko 24 valandas, per kurias analizavome duomenis apie egzoplanetą TOI-560 c. Kėlėme hipotezes, ieškojome daugiau duomenų apie egzoplanetą, skaičiavome ir tikrinome savo hipotezes. Dalyvavo dvylika komandų iš visos Čekijos ir organizatoriai, kurie buvo pasirengę mums padėti.
TOI-560c rezultatai ir analizė
Tyrėme pagrindinius faktus apie egzoplanetą TOI-560 c, tokius kaip spindulys, tankis, atstumas nuo žvaigždės ir kt.
Sužinoję daugiau apie egzoplanetą, daugiausia dėmesio skyrėme klausimui, ar joje gali būti gyvybė. Tyrėme, ar TOI-560 c galėtų išlaikyti atmosferą, jei ji ją turėtų. Taip pat daugiausia dėmesio skyrėme jos žvaigždės charakteristikoms, pavyzdžiui, jos šviesumui ir spektriniam srautui, kad sužinotume daugiau apie sąlygas planetoje.
Tai buvo įdomi patirtis, todėl toliau pateiktuose punktuose norėtume pristatyti savo kelionę ir išvadas.
Pirmieji penki skaičiavimai buvo privalomos užduotys, kitus sugalvojome patys.
Tranzito gylis
Iš pradžių gavome duomenis, kuriuose buvo užfiksuotos "Cheops" palydovo užfiksuotos iš žvaigždės TOI-560 sklindančios šviesos procentinės vertės egzoplanetos tranzito metu. Naudodami planetos spindulio ir tranzito vidurio laiko parametrus (žvaigždės spindulį jau žinojome), programoje Allesfitter sukūrėme apytikslę švytėjimo mažėjimo kreivę. Taip pat gavome apytikslį egzoplanetos spindulį. Programa įvertino mūsų kreivę ir nustatė, kiek tiksli ji buvo, o mes gavome realią vertę, kurią galėjome palyginti. Dėl to pamatėme, kad mūsų įvertintas tranzito gylis turėjo 2,6% nuokrypį nuo "Allesfitter". Programa taip pat pateikė mums daugiau informacijos, pavyzdžiui, orbitinį periodą. (Šviesos kreivė ir histogramos pridėtos failuose #1 ir #2).
Spindulys
Planetos spinduliui apskaičiuoti naudojome tranzito gylį. Šio skaičiavimo rezultatas - 15 679,25137 km spindulys. (Visas skaičiavimas pridedamas #3 faile.)
Orbitos periodas
Kita užduotis buvo atsakyti į klausimą, kada įvyks kitas planetos tranzitas aplink savo žvaigždę. Šiam skaičiavimui darėme prielaidą, kad sausio 23 d. 13:12, kai Cheopsas stebėjo TOI-560, buvo tranzito pradžia. Kadangi orbitos periodas trunka 18,8797 dienos, apskaičiavome, kad kitas tranzitas įvyks birželio 23 d., penktadienį, 14:06, t. y. praėjus lygiai 12,0376 dienos nuo tos dienos, kai atlikome skaičiavimus (birželio 11 d., sekmadienį).
Orbitinis atstumas
Norėdami apskaičiuoti TOI-560 c orbitinį atstumą nuo žvaigždės, naudojome formulę, pagrįstą trečiuoju Keplerio dėsniu. Šią formulę ir visą skaičiavimo procesą rasite ketvirtajame faile. Apskaičiavimo rezultatas mums davė 3 586 728 628 km atstumą.
Skystas vanduo
Po to daugiausia dėmesio skyrėme egzoplanetos temperatūros, skysto vandens ir tinkamumo gyventi klausimams. Turėjome informacijos, kad temperatūra yra 225 ± 15 °C. Vanduo yra skystas nuo 0 °C iki 100 °C, priklausomai nuo atmosferos slėgio. Paieškoję Google paieškoje vandens būsenos grafiko kaip slėgio ir temperatūros funkcijos, sužinojome, kad slėgis turi būti bent 1 MPa, kad vanduo būtų skystas. Žemėje 1 MPa slėgis yra 91,89 m gylyje (įskaitant atmosferos slėgį) ir 102,24 m gylyje (be atmosferos slėgio). Be to, mūsų atmosferos slėgis yra 101 300 Pa, o gravitacijos konstanta 9,81. Jei TOI-560 c turėtų tokią pačią atmosferą kaip Žemė, atmosferos slėgis dėl 1,62 karto stipresnės gravitacijos būtų 163 464 Pa. Tai apskaičiavome naudodami planetos spindulį ir masę (masė buvo nurodyta instrukcijose). Atlikę skaičiavimus (failas #5), padarėme išvadą, kad TOI-560 c atmosfera turėtų būti 6,12 karto didesnė arba tankesnė už Žemės atmosferą, kad joje būtų skysto pavidalo vandens.
Tūris ir tankis
Paskutinė privaloma užduotis buvo apskaičiuoti TOI-560 c tankį. Naudojome formulę ρ=M/V. Jau žinojome, kad planetos masė yra maždaug 9,70 * Žemės masės. Tačiau nežinojome tūrio. Naudojome paprastą formulę, pagal kurią daroma prielaida, kad planeta yra tobulai apvali - 4/3*π*R3. Taigi žinojome, kad tūris yra 1,6146 * 1023 km3. Tada apskaičiavome, kad tankis yra 3,587786, t. y. 1,5 karto mažesnis už Žemės tankį (5,51). Tačiau jis daugiau nei du kartus didesnis už Neptūno tankį. Iš to galime daryti išvadą, kad TOI-560 c nėra dujinė planeta, bet ir nėra iš sunkiosios medžiagos. Jos tankis panašus į Marso tankį (3,93), todėl gali būti, kad ji turi panašią struktūrą kaip Marsas. (Skaičiavimai pridedami #3 faile).
Gyvenimas
Baigę privalomas užduotis nusprendėme grįžti prie gyvenimo klausimo. Nustatėme keturias gyvybės buvimo sąlygų kategorijas:
magnetosfera
skystas vanduo
atmosfera (su deguonimi ir ozonu).
šiluma (temperatūra) ir šviesa.
Šiuo metu mokslininkai negali būti tikri, ar TOI-560 c turi magnetosferą. Jis turėtų turėti metalinį branduolį. Kadangi jo struktūra panaši į Marso, galime daryti prielaidą, kad tai mažai tikėtina. Jei ji turėtų metalinį branduolį, likusi planetos dalis turėtų būti sudaryta iš dujų - būti itin lengva, kad atitiktų vidutinį planetos tankį. Tačiau šiuo klausimu negalime daryti jokių neabejotinų išvadų.
Ankstesnėje pastraipoje rašėme apie skystą vandenį.
Pirmiausia turime sužinoti, ar TOI-560 c turi pakankamai stiprią gravitaciją, kad galėtų išlaikyti atmosferą. Manome, kad taip, bet norėdami įsitikinti, atlikome keletą skaičiavimų (jie pridėti #6 faile). Pabėgimo greitis, kurį turi turėti kiekvienas objektas, norintis palikti TOI-560 c paviršių, yra 22,25 km*s-1, o molekulės H2 vidutinis kvadratinis greitis yra 2491,51 m*s-1 (7 failas). Pabėgimo greitis yra daug didesnis už vidutinį kvadratinį greitį, todėl TOI-560 c gali išlaikyti net ir greičiausias H2 molekules. Kitas dalykas yra ozonas O3 ir deguonis O2. Remdamiesi turimais duomenimis negalime nieko sužinoti apie hipotetinės atmosferos struktūrą. Tačiau teleskopas HARPS su spektrografu gali patvirtinti atmosferos egzistavimą ir net nustatyti jos struktūrą.
Šviesą ir šilumą TOI-560 c skleidžia jo žvaigždė TOI-560. Iš tikrųjų TOI-560 yra du kartus didesnė už Saulę. Saulės šviesis yra 3,827*1026 W, o TOI-560 - 6,04429*1029 W. Spektrinis srautas taip pat priklauso nuo objekto atstumo nuo žvaigždės. O kadangi TOI-560 c orbitinis atstumas nuo žvaigždės yra apie 0,1249 AU, spektrinis srautas yra 13 681 47386 W*m-2, t. y. 10 kartų didesnis už Žemės Saulės spektrinį srautą. (Skaičiavimai pridedami #8 faile).
Gyvenamumas priklauso nuo orbitos atstumo nuo žvaigždės. Jei Žemė būtų per arti arba per toli nuo Saulės, joje negalėtų būti skysto vandens ir gyvybės. Tačiau mes nežinome, kiek planetos temperatūrai įtakos turi hipotetinė atmosfera ir kiek - atstumas. Tačiau galime apskaičiuoti gyvenamąsias zonas ir nekreipti dėmesio į atmosferą.
TOI-560c Išvados
Dabar žinome daugiau apie šią planetą ir jos sąlygas, todėl galime ją palyginti su kitomis Saulės sistemos planetomis (diagramos pateiktos faile #9). Kai kuriais aspektais planeta panaši į uolienų planetas, o kitais - į dujines milžines. Tikrai mažai tikėtina, kad čia galėtų būti gyvybė dėl aukštos temperatūros ir mažo atstumo nuo žvaigždės (iš žvaigždės sklinda spinduliuotė). Būtų naudinga turėti daugiau informacijos apie egzoplanetos sandarą ir jos atmosferą, jei ji tokią turi. Teleskopas HARPS galėtų suteikti vertingos informacijos apie įvairius atmosferos aspektus.
Pagalbiniai failai:
