Projekts Galerija 2023
Vidusskolēni no visas Eiropas kopā ar EKA kļuva par eksoplanētu detektīviem un, izmantojot Cheopsa satelīta datus, atklāja divu eksoplanētu noslēpumus: KELT-3b un TOI-560c.
Iepazīstieties ar turpmāk minētajiem projektiem.
C/2022 E3 ZTF
Labākā projekta balvas ieguvējs
Gymnázium Na Vítězné pláni Prāga - Prāga Čehija 18 gadi, 17 gadi 2 / 2
TOI-560c
TOI-560c projekta apraksts:
Mēs esam divi pusaudži vidusskolēni, un mēs nolēmām piedalīties Prāgas hakatonā, jo mūs abus interesē astronomija un kosmoss, un mums šķita, ka tas ir patiešām labs projekts un laba iespēja.
Hakatons notika Prāgas planetārijā un ilga 24 stundas, kuru laikā analizējām datus par eksoplanētu TOI-560 c. Izvirzījām hipotēzes, meklējām papildu datus par eksoplanētu, skaitījām un pārbaudījām savas hipotēzes. Piedalījās divpadsmit komandas no visas Čehijas un organizatori, kuri bija gatavi mums palīdzēt.
TOI-560c rezultāti un analīze
Mēs pētījām pamatfaktus par eksoplanētu TOI-560 c, piemēram, rādiusu, blīvumu, attālumu no tās zvaigznes utt.
Pēc tam, kad par eksoplanētu uzzinājām vairāk, mēs pievērsāmies jautājumam, vai uz tās varētu būt dzīvība. Mēs pētījām, vai TOI-560 c varētu uzturēt atmosfēru, ja tai tāda būtu. Un mēs pievērsām uzmanību arī tās zvaigznes īpašībām, piemēram, tās spožumam un spektrālajam plūsmas apjomam, lai uzzinātu vairāk par apstākļiem uz planētas.
Tā bija aizraujoša pieredze, un mēs vēlamies izklāstīt savu ceļojumu un secinājumus turpmākajos punktos.
Pirmie pieci aprēķini bija obligātie uzdevumi, pārējos mēs izdomājām paši.
Tranzīta dziļums
Sākumā mēs saņēmām datus ar procentuālajām gaismas vērtībām no zvaigznes TOI-560 eksoplanētas tranzīta laikā, ko reģistrēja Cheops satelīts. Izmantojot planētas rādiusa parametrus un tranzīta viduslaiku (zvaigznes rādiusu mēs jau zinājām), programmā Allesfitter izveidojām aptuvenu spožuma samazināšanās līkni. Tas mums deva arī aptuveno eksoplanētas rādiusu. Programma novērtēja mūsu līkni un noteica, cik precīza tā ir, un mēs ieguvām reālu vērtību, ko salīdzināt. Rezultātā mēs redzējām, ka mūsu aprēķinātais tranzīta dziļums bija ar 2,6% novirzi no Allesfitter. Programma mums sniedza arī papildu informāciju, piemēram, orbitālo periodu. (Gaismas līkne un histogrammas ir pievienotas failā #1 un #2).
Rādiuss
Mēs izmantojām tranzīta dziļumu, lai aprēķinātu planētas rādiusu. Šī aprēķina rezultāts bija 15 679,25137 kilometru rādiuss. (Viss aprēķins ir pievienots failā #3.)
Orbitālais periods
Nākamais uzdevums bija atbildēt uz jautājumu, kad notiks nākamais planētas tranzīts ap savu zvaigzni. Šim aprēķinam mēs pieņēmām, ka 23. janvārī plkst. 13:12, kad Cheops novēroja TOI-560, bija tranzīta sākums. Tā kā orbitālais periods ilgst 18,8797 dienas, mēs aprēķinājām, ka nākamais tranzīts notiks piektdien, 23. jūnijā, plkst. 14:06, kas ir tieši 12,0376 dienas no dienas, kad veicām aprēķinus (svētdiena, 11. jūnijs).
Orbitālajā attālumā
Lai aprēķinātu TOI-560 c orbitālo attālumu no tā zvaigznes, tika izmantota formula, kas balstīta uz Keplera trešo likumu. Šo formulu un visu aprēķinu procesu var atrast pievienotajā ceturtajā failā. Aprēķina rezultātā mēs ieguvām 3 586 728 628 km attālumu.
Šķidrs ūdens
Pēc tam mēs pievērsāmies jautājumiem par eksoplanētu temperatūru, šķidro ūdeni un apdzīvotību. Mums bija informācija, ka temperatūra ir 225 ± 15°C. Ūdens ir šķidrs no 0°C līdz 100°C atkarībā no atmosfēras spiediena. Mēs meklējām Google meklētājā ūdens stāvokļa grafiku kā spiediena un temperatūras funkciju un uzzinājām, ka spiedienam jābūt vismaz 1 MPa, lai ūdens būtu šķidrs. Uz Zemes 1 MPa spiediens ir 91,89 metru dziļumā (ieskaitot atmosfēras spiedienu) un 102,24 metru dziļumā (bez atmosfēras spiediena). Turklāt mūsu atmosfēras spiediens ir 101 300 Pa, un gravitācijas konstante ir 9,81. Ja TOI-560 c būtu tāda pati atmosfēra kā Zemei, atmosfēras spiediens būtu 163 464 Pa, jo tās gravitācija būtu 1,62 reizes lielāka. To mēs aprēķinājām, izmantojot planētas rādiusu un masu (masa bija norādīta instrukcijās). No aprēķiniem (fails #5) secinājām, ka TOI-560 c atmosfērai būtu jābūt 6,12 reizes lielākai vai blīvākai par Zemes atmosfēru, lai tajā būtu ūdens šķidrā veidā.
Apjoms un blīvums
Pēdējais obligātais uzdevums bija aprēķināt TOI-560 c blīvumu. Mēs izmantojām formulu ρ = M/V. Mēs jau zinājām, ka planētas masa ir aptuveni 9,70 * Zemes masa. Bet mēs nezinājām tilpumu. Mēs izmantojām vienkāršu formulu, kurā pieņemts, ka planēta ir pilnīgi apaļa - 4/3*π*R3. Tātad mēs zinājām, ka tilpums ir 1,6146 * 1023 km3. Tad mēs aprēķinājām, ka blīvums ir 3,587786, kas ir 1,5 reizes mazāks par Zemes blīvumu (5,51). Taču tas ir vairāk nekā divas reizes lielāks par Neptūna blīvumu. No tā varam secināt, ka TOI-560 c nav gāzveida planēta, bet arī nav no smaga materiāla. Tās blīvums ir līdzīgs Marsa blīvumam (3,93), tāpēc iespējams, ka tās struktūra ir līdzīga Marsa struktūrai. (Aprēķini ir pievienoti failā #3).
Life
Kad mēs pabeidzām obligātos uzdevumus, nolēmām atgriezties pie dzīves jautājuma. Mēs noteicām četras dzīvības klātbūtnes nosacījumu kategorijas:
magnetosfēra
šķidrs ūdens
atmosfēra (ar skābekli un ozonu)
siltums (temperatūra) un gaisma
Ar pašlaik pieejamo informāciju zinātnieki nevar būt droši, vai TOI-560 c ir magnetosfēra. Tam būtu jābūt ar metāla kodolu. Tā kā tā struktūra ir līdzīga Marsa struktūrai, varam pieņemt, ka tas ir maz ticams. Ja tai būtu metāla kodols, pārējai planētas daļai būtu jābūt no gāzes - lai tā atbilstu planētas vidējam blīvumam, tai būtu jābūt ārkārtīgi vieglai. Tomēr mēs nevaram izdarīt nekādus drošus secinājumus par šo jautājumu.
Iepriekšējā rindkopā mēs rakstījām par šķidro ūdeni.
Pirmā lieta, kas mums jāzina saistībā ar atmosfēru, ir, vai TOI-560 c ir pietiekami spēcīga gravitācija, lai spētu uzturēt atmosfēru. Mēs domājam, ka jā, bet mēs veicām dažus aprēķinus, lai pārliecinātos (tie ir pievienoti failā #6). Izbēgšanas ātrums, kas vajadzīgs katram objektam, kurš vēlas atstāt TOI-560 c virsmu, ir 22,25 km*s-1 , un molekulas H2 vidējais kvadrātiskais ātrums ir 2491,51 m*s-1 (7. fails). Bēgšanas ātrums ir daudz lielāks par vidējo kvadrātisko ātrumu, tāpēc TOI-560 c var noturēt pat visātrākās H2 molekulas. Cita lieta ir ozons O3 un skābeklis O2. Pamatojoties uz pieejamajiem datiem, mēs nevaram neko noskaidrot par hipotētiskās atmosfēras struktūru. Taču teleskops HARPS ar savu spektrogrāfu spēj apstiprināt atmosfēras pastāvēšanu un pat noteikt tās struktūru.
TOI-560 c gaismu un siltumu nodrošina tā zvaigzne TOI-560. Patiesībā TOI-560 ir divas reizes lielāka par sauli. Saules spožums ir 3,827*1026 W, bet TOI-560 spožums ir 6,04429*1029 W. Spektrālā plūsma ir atkarīga arī no objekta attāluma no zvaigznes. Tā kā TOI-560 c orbitālais attālums no zvaigznes ir aptuveni 0,1249 AU, spektrālā plūsma ir 13 681 47386 W*m-2, kas ir 10 reižu lielāka nekā Saules spektrālā plūsma uz Zemes. (Aprēķini ir pievienoti failā #8).
Apdzīvojamība ir atkarīga no orbītas attāluma no zvaigznes. Ja Zeme būtu pārāk tuvu vai pārāk tālu no Saules, tur nevarētu būt šķidra ūdens un dzīvība. Taču mēs nezinām, cik ļoti planētas temperatūru ietekmē hipotētiskā atmosfēra un cik - attālums. Tomēr mēs varam aprēķināt apdzīvojamās zonas un neņemt vērā atmosfēru.
TOI-560c Secinājumi
Tagad mēs zinām vairāk par planētu un tās apstākļiem, un varam to salīdzināt ar citām Saules sistēmas planētām (grafiki failā #9). Dažos aspektos planēta ir līdzīga klinšu planētām, bet citos - gāzes milžiem. Augstās temperatūras un nelielā attāluma no zvaigznes dēļ (no zvaigznes nāk starojums) dzīvība šeit ir patiešām maz ticama. Būtu noderīgi iegūt vairāk informācijas par eksoplanētas uzbūvi un tās atmosfēru, ja tāda ir. Teleskops HARPS varētu sniegt vērtīgu informāciju par dažādiem atmosfēras aspektiem.
Papildu faili:
