Projekts Galerija 2023

Exoti

Evangelická Akademie Praha  Prāga -    Čehija 17 gadi, 15 gadi   4 / 2

TOI-560c

TOI-560c projekta apraksts:

Šajā darbā galvenā uzmanība pievērsta eksoplanētai TOI-560 c (saukta par mini Neptūnu vai super-Zemi), kas ir viena no divām eksoplanētām, kas riņķo ap K tipa pundurzvaigzni TOI-560 un kas tika novērota, izmantojot tranzīta metodi ar CHaracterising ExOPlanets Satellite (CHEOPS) kosmosa teleskopu. Mūsu pētījuma mērķis bija aprēķināt šīs eksoplanētas pamatīpašības, tostarp tās rādiusu, masu, orbitālo attālumu, orbitālo periodu, blīvumu un vidējo temperatūru. Balstoties uz šiem rezultātiem, darba mērķis ir noteikt, vai šī eksoplanēta atbilst nosacījumiem, kas nepieciešami, lai pastāvētu dzīvībai, kas līdzīga dzīvībai uz Zemes. Pamatojoties uz pieejamo informāciju, tiek uzskatīts, ka dzīvības, kas līdzīga Zemes dzīvībai, pastāvēšana uz TOI-560 c ir maz ticama.

Lai aprēķinātu eksoplanētas TOI-560 c rādiiusu, tiek izmantota tranzīta metode, kas ietver planētas pāreju pretī tās galvenajai zvaigznei. Tiek noteikts planētas vidējais rādiuss salīdzinājumā ar Zemes rādiusu. Izmantojot Keplera likumus, tika aprēķināts vidējais orbitālais attālums un orbitālais periods. Eksoplanētas TOI-560 c blīvums tika iegūts no tilpuma un masas vērtībām, pamatojoties uz aprēķināto rādiusu.

Iegūtie rezultāti liecina, ka eksoplanētas TOI-560 c rādiuss ir aptuveni 2,37 reizes lielāks par Zemes rādiusu, masa ir aptuveni 9,7 reizes lielāka par Zemes masu, vidējais orbitālais attālums ir aptuveni 0,124 AU, bet orbitālais periods - aptuveni 18,88 dienas. Aplēstais eksoplanētas blīvums ir aptuveni 4,004 g/cm3, un vidējā temperatūra tiek lēsta 225°C.

TOI-560c rezultāti un analīze

1. Datu analīze
Analīzes mērķis ir noteikt eksoplanētas TOI-560 c rādiiusu, tās orbitālo periodu, attālumu no zvaigznes un blīvumu. Aprēķinu metodes ir dotas turpmākajās iedaļās.
3.1. TOI-560 c
Lai noteiktu planētas rādiusu, bija jāzina tranzīta dziļums (t. i., zvaigznes TOI-560 spožuma samazināšanās procentos, kad planēta TOI-560 c atradās starp novērotāju un tās zvaigzni). Mūsu aprēķinos tika aprēķināts, ka tas ir 0,2%.

Pēc tam analīze tiek veikta, izmantojot formulu:

(1.1)

R apzīmē rādiusu; p apzīmē eksoplanētu (TOI-560 c) un s apzīmē tās zvaigzni (TOI-560).

Tālāk ir modificēta rādiusa aprēķina formula:

(1.2)

Zināmās vērtības ieraksta formulā (3.2.):

Rādiuss aprēķināts šādi.

 

 

 

 
(1.3)

2. attēls: TOI-560 c tranzīta gaismas līkne [[1]]

Tomēr neprecīzas tranzīta dziļuma procentuālās aplēses dēļ mūsu rezultāts neprecīzas tranzīta dziļuma procentuālās aplēses dēļ mūsu rezultāts izrādījās nedaudz lielāks, nekā tas bija patiesībā. Atsaucoties uz Allesfitter programmā iegūtajām vērtībām, mēs koriģējām savu rezultātu uz REarth, un šī vērtība tiek izmantota kā pamats turpmākajiem aprēķiniem.

3.2. Orbitālais periods

Aprēķinot orbitālo periodu, bija jāzina gravitācijas konstante (G) un Saules masa (MS).

Abas vērtības mēs atradām vietnē Hack an Exoplanet[[1]]. Vērtības, ar kurām mēs strādājām, ir šādas:

(1.4)

 

 
(1.5)

No Allesfitter programmā iegūtajām vērtībām tika noteikts TOI-560 c orbitālais periods (18,8797 dienas). Turpmākajiem aprēķiniem šo vērtību konvertē sekundēs (1631206,082 s).

Šīs vērtības pēc tam izmantoja formulā

(1.6)

kur d ir orbitālais attālums.

Darbs ar formulu noritēja šādi:

(1.7)

 

(1.8)

 

(1.9)

3. attēls: TOI-560 c orbītas modelis ap zvaigzni TOI-560 (zilais punkts dzeltenajā taisnstūrī attēlo TOI-560 c) [[1]].

(1.10)

Pēc aprēķiniem iegūtais rezultāts ir 0,124 AU, kas ir mazāks attālums, salīdzinot ar Zemes attālumu no Saules (1 AU). Ar TOI-560 c saistīto vērtību salīdzinājums ar vērtībām, kas attiecas uz Saules sistēmas planētām, tiks aplūkots turpmākajā pētījuma daļā. Šobrīd ir lietderīgi pieminēt, ka, pamatojoties uz orbitālo periodu un attālumu no saimniekzvaigznes, var secināt, ka TOI-560 c atrodas ļoti tuvu savai zvaigznei un neatrodas apdzīvojamā zonā (3. attēls).
3.3. Temperatūra
TOI-560 c vidējā temperatūra tika noteikta, pamatojoties uz pieejamajiem CHEOPS teleskopa iegūtajiem datiem, kas atrodami vietnē Hack an Exoplanet [[2]]. TOI-560 c vidējā temperatūra ir aptuveni 225 °C. Tas ievērojami pārsniedz gandrīz visu Saules sistēmas planētu temperatūru, izņemot Veneru, kur vidējā temperatūra sasniedz aptuveni 565°C. TOI-560 c temperatūra ir tuva Merkurija temperatūrai, kur vidējā temperatūra sasniedz 167°C. Šāda temperatūra ir nedraudzīga dzīvībai, kas līdzīga dzīvībai uz Zemes, jo vidējā temperatūra uz Zemes svārstās ap 17°C. Turklāt mūsu noteiktā temperatūra TOI-560 c pārsniedz ūdens viršanas temperatūru (125°C). Būtisks faktors ir atmosfēras spiediens. Vielas viršanas temperatūra ir atkarīga ne tikai no tās temperatūras, bet arī no spiediena, kas uz to iedarbojas. Uz Zemes jūras līmenī atmosfēras spiediens ir aptuveni 1 atmosfēra, kas ļauj ūdenim vārīties 100 °C temperatūrā. Tomēr uz TOI-560 c atmosfēras apstākļi un sastāvs ir būtiski atšķirīgi. Ja atmosfēras spiediens ir ievērojami augstāks nekā uz Zemes, ūdenim būtu vajadzīga augstāka temperatūra, lai sasniegtu viršanas punktu. Vielas viršanas temperatūra ir temperatūra, kurā tās tvaika spiediens ir vienāds ar ārējo spiedienu. Ja ārējais spiediens ir augstāks, kā tas varētu būt TOI-560 c, ūdens viršanas temperatūra būtu attiecīgi augstāka.

Tas ir būtisks izaicinājums dzīvības, kas līdzīga dzīvībai uz Zemes, rašanās procesam.

Tomēr šis secinājums nav pilnīgi galīgs vai pārliecinošs. Neraugoties uz neviesmīlīgajiem apstākļiem planētas virspusē, pastāv iespēja, ka šķidrs ūdens pastāv zemūdens okeānu vai dziļu rezervuāru veidā. Augstais TOI-560 c blīvums (sk. 3.4. Blīvums) varētu liecināt par ievērojamu ūdens daudzumu, kas atrodas zem tās klinšainās virsmas.

 

4. attēls: Dati (temperatūra) no tīmekļa vietnes Hack an exoplanet [1]

3.4. Blīvums
Lai aprēķinātu planētas blīvumu, bija nepieciešams noteikt tās tilpumu. Tilpumu aprēķina, izmantojot formulu

(1.11)

kur RP ir TOI-560 c rādiuss.

RP =2,37 reizinājām ar REarth = 6378 km, lai to pārvērstu bāzes vienībās. No tā mēs ieguvām Rp vērtību.

(1.12)

Šo vērtību ierakstām iepriekš minētajā formulā (3.11),

(1.13)

 

Tad formula izskatījās šādi:

(1.14)

Tilpuma vērtību pēc tam ievietoja blīvuma aprēķina formulā,

(1.15)

kur 𝜌 ir blīvums, M ir masa, V ir tilpums un p ir eksoplanēta (TOI-560 c).

Aprēķinu veica saskaņā ar (3.14) šādi:

(1.16)

 

(1.17)

1.1. Rezultāti
1. tabula: Pētījuma rezultāti

Nosaukums
TOI-560 c

Rādiuss
2.378 zemes

Orbitālajā attālumā
0,124 AU

Orbitālais periods
18,8797 dienas

Blīvums
4,004 g/cm3

Vidējā temperatūra
225 grādi pēc Celsija

 

 

 

 

 

 

 

 

Pamatojoties uz iegūto informāciju par eksoplanētu TOI-560 c, var izvirzīt hipotēzi par tās izskatu un iespējamo apdzīvojamību.

 

1. hipotēze: Ņemot vērā vidējo temperatūru 225 grādi pēc Celsija, iespējams, ka TOI-560 c ir naidīga vide, kurā valda liels karstums. Augstās temperatūras liecina, ka uz tās nav Zemei līdzīgas atmosfēras, kas spētu uzturēt dzīvību, kādu mēs to pazīstam. Tā vietā tur varētu būt pārsvarā bieza un blīva atmosfēra, ko veido siltumnīcas efektu izraisošas gāzes, kas rada ievērojamu siltumnīcas efektu. Tas varētu izraisīt siltumnīcas efektu, izraisot virsmas temperatūras paaugstināšanos līdz neapdzīvojamam līmenim.
2. hipotēze: TOI-560 c blīvums, kas novērtēts 4,004 g/cm3, liecina par augstu smago elementu vai klinšainu materiālu koncentrāciju. Iespējams, ka eksoplanētas sastāvs ir akmeņains, līdzīgs sauszemes planētām mūsu Saules sistēmā. Virsmai var būt raksturīgs nelīdzens reljefs, klinšaini veidojumi un, iespējams, aktīvi ģeoloģiskie procesi. Tomēr ekstrēmās temperatūras padara maz ticamu, ka uz planētas virsmas varētu būt šķidrs ūdens.
3. hipotēze: Neraugoties uz neviesmīlīgajiem apstākļiem planētas virspusē, pastāv iespēja, ka šķidrs ūdens pastāv zemūdens okeānu vai dziļo rezervuāru veidā. Augstais TOI-560 c blīvums varētu liecināt par ievērojamu ūdens daudzumu, kas atrodas zem tās klinšainās virsmas. Domājams, ka, ja ir izpildīti noteikti nosacījumi, piemēram, ģeotermālā aktivitāte un izolācija, šie zemūdens okeāni varētu būt potenciāla dzīvotne ekstrēmām vidēm pielāgotām mikrobiālām dzīvības formām. Šie organismi varētu attīstīties vidē, kas līdzinās Zemes dziļūdens hidrotermālajiem avotiem vai zemūdens biotopiem.

[1] https://hackanexoplanet.esa.int/wp-content/uploads/2023/04/Hack_an_exoplanet_challenges_Czech.pdf

[2] https://hackanexoplanet.esa.int/wp-content/uploads/2023/04/Hack_an_exoplanet_challenges_Czech.pdf

TOI-560c Secinājumi

Pamatojoties uz sniegto informāciju, ir izdarīti šādi secinājumi:

Eksoplanētas TOI-560 c rādiuss ir 2,378 reizes lielāks par Zemes (REarth) rādiusu. Tas liecina, ka TOI-560 c ir lielāka nekā Zeme. Tas ir arī iemesls, kāpēc TOI-560 c dažkārt dēvē par "super-Zemi". Tomēr TOI-560 c rādiuss ir daudz tuvāks Neptūna rādiusam (3,88 REarth). Tāpēc arī mūsu pētījumu grupā mēs neiebilstam pret apzīmējumu "Mini Neptūns".
TOI-560 c atrodas vidēji 124 astronomisko vienību (AU) attālumā no savas uzņēmējas zvaigznes. Tas norāda, ka tā riņķo relatīvi tuvu savai zvaigznei planētu sistēmā. Salīdzinājumam: TOI-560 c ir līdzīgā orbitālajā attālumā kā Merkurs (0,39 AU) vai Venēra (0,72 AU). Tāpēc varam droši apgalvot, ka tā neatrodas apdzīvojamā zonā, ņemot vērā gan tās saimniekzvaigznes īpašības, gan tās saimniekzvaigznes atrašanās vietu.
Blīvums: TOI-560 c blīvums ir 004 (g/cm3), un tā blīvums ir salīdzinoši liels. Tas liecina, ka eksoplanēta, visticamāk, sastāv no blīva materiāla, iespējams, arī no smagiem elementiem.
Vidējā temperatūra: vidējā temperatūra TOI-560 c ir aptuveni 225 °C. Šī temperatūra ir ievērojami augstāka nekā vidējā temperatūra uz Zemes.

 

Pamatojoties uz sniegtajiem datiem, tika noteiktas eksoplanētas TOI-560 c rādiusa, tilpuma, blīvuma, temperatūras, orbitālajā attālumā un perioda vērtības. Šķiet, ka tā ir naidīga vide ar ekstrēmām temperatūrām un neviesmīlīgu virsmu. Tomēr nevar pilnībā izslēgt zemūdens rezervuāru vai okeānu klātbūtni, kas varētu būt niša ekstrēmo dzīvības formu attīstībai. Lai apstiprinātu šīs hipotēzes un noteiktu TOI-560 c faktisko apdzīvojamību, būtu nepieciešama turpmāka zinātniskā izpēte, tostarp novērojumi un mērījumi.

Visi projekti