Projectgalerij 2023

Cheops_illustratie_pilaren

Middelbare scholieren uit heel Europa werden samen met ESA exoplaneetdetectives en gebruikten gegevens van de Cheops-satelliet om de mysteries van twee exoplanetdoelen bloot te leggen: KELT-3b en TOI-560c.

Bekijk de projecten hieronder.

Planeterra

Prijswinnaar Beste Project
Gymnasium Brno-Bystrc Brno - Zuid-Moravië Tsjechië 15 jaar oud, 19 jaar oud 3 / 0

Externe URL naar het project van het team (bijv. website of PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Youtube Video Link:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM

TOI-560c

TOI-560c projectbeschrijving:

In een zonnestelsel ver, ver weg... 103 lichtjaar om precies te zijn, vinden we onze gewenste exoplaneet. Zoals de naam al doet vermoeden, is onze TOI-560c niet de enige exoplaneet in zijn zonnestelsel. Hoewel het systeem klein is, bevat het een tweede planeet die ongeveer twee keer zo groot is, TOI-560b genaamd. Beide draaien rond een K-type ster, TOI-560, buiten de bewoonbare zone van het zonnestelsel.

TOI-560c Resultaten en analyse

Grootte planeet

We hebben eerst de diameter van de planeet bepaald op 30550,62 meter, met een transitdiepte van 0,01372%. Om de straal te berekenen, gebruikten we eerst de Allesfitter vermenigvuldigingsfactor van 2,395. Dit gaf ons een straal van 15.275,3 kilometer. Met een formule waarbij H het lichtkrommeverschil is dat we uit de meetgrafiek van de lichtkromme van Cheops haalden, was deze 99,862, wat betekent dat het verschil 0,137 is. Hieruit kregen we een vermenigvuldigingsfactor van 2,646, die ons een straal van 16.752,7 km gaf, of ongeveer een 10% verschil met de primaire Allesfitter uitvoer.

Baanlengte

We weten dat TOI-560c een jaarperiode heeft van 18,87 aardse dagen, wat zijn jaar veel korter maakt dan hier op aarde.

In het zonnestelsel draaien beide planeten heel dicht bij hun ster. Zo dichtbij zelfs dat de hoogste baan veel lager is dan de baan van Mercurius in ons zonnestelsel. Omdat we de afstand van TOI-560c tot zijn ster kennen, kunnen we de lengte van zijn baan berekenen op 117.106.752,8 km. En uit de lengte kunnen we afleiden dat de baansnelheid 720.958,63 m/s is.

De banen van beide planeten zijn vergelijkbaar in termen van inclinatie, die slechts een onregelmatigheid van 0,4 van 90° bereikt. Beide planeten B en C hebben een zeer vergelijkbare baanhelling, dus we kunnen zeggen dat het geen reizende planeten zijn die hun weg naar dit zonnestelsel zouden vinden en daar zouden blijven vanwege de zwaartekracht, maar dat ze op een zeer vergelijkbaar tijdstip zijn ontstaan.

Zonnestelsel

TOI-560c is niet de enige planeet in zijn zonnestelsel. Een tweede planeet draait rond TOI-560. Beide zijn ontdekt met behulp van de overgangsmethode. Bovendien hebben TOI-560b en TOI-560c bijna identieke inclinaties van bijna 90 graden vanuit ons gezichtspunt, nog meer bewijs dat ze op een vergelijkbaar moment in het verleden zijn gevormd. Maar er zijn enkele verschillen. Voornamelijk in grootte en baan. TOI-560b heeft volgens exoplanet.eu een omlooptijd van 6,39 dagen, de helft van die van TOI-560c. TOI-560b is volgens metingen 0,249 keer zo groot als Jupiter, terwijl TOI-560c slechts 0,23 keer zo groot is. Er zijn ook wat verschillen in de kleuren, we hebben wat hypotheses gemaakt over de chemische samenstelling van TOI-560c die direct leiden tot het kleurenschema, alles staat vermeld in het tabblad "Atmosferische hypotheses". Beide planeten bevinden zich ook ruim buiten de bewoonbare zone.

De Extrasolaire Planeeten Encyclopedie - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Leeftijd planeet

Volgens http://exoplanet.eu/ is onze exoplaneet met een leeftijd van 750.000.000 jaar vrij jong. Op deze leeftijd bevond de aarde zich nog in het Precambrium, wat betekent dat alleen organische clusters zich vormden tot prokaryotische cellen, waaruit eukaryotische cellen evolueerden. Tijdens het Precambrium lag de oppervlaktetemperatuur echter maar een paar graden boven 0°C.

Maar hoe zit het met TOI-560c? De oppervlaktetemperatuur is gemeten op ongeveer 225, geen erg bewoonbare omgeving vergeleken met de aarde. Hoewel we zouden kunnen speculeren over thermofiele cellen met extra dikke celwanden die zich aan deze temperaturen hebben aangepast. In de buurt van de Kavachi vulkaan op aarde bijvoorbeeld, bereikt de watertemperatuur ongeveer 68 °C en er leven nog steeds haaien. Maar voor TOI-560C hebben we onze suggesties beperkt tot kleine organismen, afhankelijk van de atmosferische inhoud en druk.

De Extrasolaire Planeeten Encyclopedie - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Atmosferische hypothesen

Het verschil tussen een mini-neptunus en een superearth is hier erg klein. We hebben drie hypotheses gemaakt over wat de samenstelling van TOI-560c zou kunnen zijn, afhankelijk van de elementen waaruit het bestaat en ook afhankelijk van de dikte van elke laag.

Hypothese 1:

In deze hypothese beschouwden we de kern van de planeet als waterstof, dat als vast materiaal fungeert. De kern zou een diameter van 8000 kilometer hebben. Zou er water kunnen zijn? Ja, dat zou kunnen. Met de exacte druk van 246 MPa, waardoor water vloeibaar zou kunnen zijn. Als we dachten dat de bovenste atmosfeer op Neptunus leek, zou dit een haalbare optie zijn, maar de dichtheid van TOI-560c zou hoger zijn dan onze gemeten dichtheid. Dus bedachten we een nieuw element of verbinding die zich in de atmosfeer zou bevinden. Deze chemische stof zou iets dichter zijn dan de waterstof, helium, methaan en ammoniak die samen de atmosfeer van Neptunus vormen.

Hypothese 2:

In deze hypothese dachten we dat de kern van aluminium zou zijn. De atmosfeer zou bestaan uit helium en waterstof. Met een druk van 26 MPa zouden we daar water kunnen zien, met als voordeel ten opzichte van hypothese 1 dat de druk aanzienlijk lager zou zijn, waardoor de omstandigheden veel geschikter zouden zijn voor een eventuele sonde die daarheen zou worden gestuurd. We namen ook aan dat de diameter van de straal 5.200 km was om alle verbindingen en de dichtheid te evenaren. In dit geval zou de atmosfeer dikker kunnen zijn dan in hypothese 1, omdat de kern niet zoveel ruimte inneemt.

Hypothese 3:

In het laatste geval zou de atmosfeer bestaan uit helium en waterstof. Het grootste verschil zit in de kern, die lithium met een fosforlaag zou bevatten. Dit zou een geweldige bron zijn voor lithiumbatterijen. We wilden echter de druk verlagen, dus dachten we erover om water buiten deze hypothese te laten. Zonder water zou de druk 13,6 kPa kunnen zijn, de laagste van alle opties. Na veel berekeningen schatten we de diameter van de kern op 6.202,7 km.

Kleur planeet

Volgens www.exoplanets.nasa.gov en www.exoplanet.eu is TOI-560c oranje. Maar omdat TOI-560 een K4V-type ster is en TOI-560c een dunne atmosfeer heeft, denken we dat de kleur veroorzaakt wordt door de kleur van de ster en het licht dat hij uitzendt. Aangezien TOI-560 een heldere oranje kleur heeft, zou deze kleur worden weerspiegeld op TOI-560c.

De Extrasolaire Planeeten Encyclopedie - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Exoplaneet-catalogus - Exploratie van exoplaneten: Planeten buiten ons zonnestelsel. (n.d.). Exploratie van exoplaneten: Planets Beyond Our Solar System. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

Wanneer is de volgende doorvoer?

We ontdekten dat de laatste doorgang op 5 juni 2023 was en begon om 1:28 uur en duurde tot 5:04 uur. Op basis hiervan en van andere gegevens hebben we berekend dat de volgende op 23 juni van 22:35 uur tot 24 juni om 2:11 uur zal zijn. En op 24 juni zal TOI-560C zich in het hypothetische centrum van TOI-560 bevinden, althans zo ziet het er vanuit ons gezichtspunt uit.

Vergelijking van planeten

TOI-560c
Aarde
Neptunus
KELT-3b

Massa
5.79303425 kg
5,97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Straal
15.275,3 km
6.371 km
24.622 km
93.191 km

Dichtheid
2,94 g/cm3
5,51 g/cm3
1,64 g/cm3
–

Zwaartekracht
13,77653981 m/s2
9,807 m/s2
11,15 m/s2
3,296 m/s2

Temperatuur
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Omlooptijd
18,87 dagen
365 dagen
60.265 dagen
2,7 dagen

Ster afstand
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

Vergelijking van sterren

TOI-560
Zon

Leeftijd
750 miljoen
3,853 miljoen

Massa

27 %

Straal
452.200 km
35 %

Type ster
K4V
G2V

Temperatuur
4,240
30 %

Magnitude
9.67
4,84 (dus meer helderheid)

Allesfitter vergelijkingen

Het grootste verschil dat we hebben gemeten was de radius. We probeerden eerst de Allesfitter vermenigvuldigingsfactor van 2,395 te gebruiken. Maar toen we de transitdiepteformule gebruikten, kregen we een vermenigvuldigingsfactor van 2,646 en dus een straal van 16.752 km in plaats van 15.275 km.

Het volgende verschil zat in de afstand, waar wij die op 0,1245 au berekenden, maar Allesfitter maar op 0,124 au uitkwam.

Planeterra Team

Gemaakt door: Karel, Simon en Tom

TOI-560c Conclusies

Tot slot denken we dat het meest waarschijnlijke scenario voor TOI-560c is dat de atmosfeer vrij dun is, maar dat er genoeg zwaartekracht is om hem op zijn plaats te houden. Hoge druk lijkt ook niet op zijn plaats, dus we denken dat de afwezigheid van water klopt, net als het bestaan van leven op het oppervlak van de planeet.

Bronnen:

Over - Hack een exoplaneet, [geen datum]. Online. Beschikbaar op: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Catalogus van exoplaneten | Ontdekking - Exploratie van exoplaneten: Planets Beyond our Solar System, [geen datum]. Exploratie van exoplaneten: Planets Beyond Our Solar System. Online. Beschikbaar via: https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/
MUFTI, Mohammed El, 2021. TOI 560 : Two Transiting Planets Orbiting a K Dwarf Validated with iSHELL, PFS and HIRES RVs. arXiv.org. Online. 26 december 2021. Beschikbaar via: https://arxiv.org/abs/2112.13448
De Extrasolaire Planeten Encyclopedie - Diagrammen. (n.d.). http://exoplanet.eu/diagrams/

De Extrasolaire Planeeten Encyclopedie - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
TOI-560 c, [geen datum]. Online. Beschikbaar op: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html

Ondersteunende bestanden:

Projectgalerij 2023