Prosjektgalleri 2023

Cheops_illustration_pillars

Ungdomsskoleelever fra hele Europa ble eksoplanetdetektiver sammen med ESA og brukte data fra Cheops-satellitten til å avdekke mysteriene rundt to eksoplaneter: KELT-3b og TOI-560c.

Utforsk prosjektene nedenfor.

Planeterra

Vinner av prisen for beste prosjekt
Gymnazium Brno-Bystrc Brno - Sør-Mähren Tsjekkia 15 år gammel, 19 år gammel 3 / 0

Ekstern URL til teamets prosjekt (f.eks. nettsted eller PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

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

TOI-560c

TOI-560c prosjektbeskrivelse:

I et solsystem langt, langt borte... 103 lysår for å være nøyaktig, finner vi vår ønskede eksoplanet. Som navnet antyder, er vår TOI-560c ikke den eneste eksoplaneten i sitt solsystem. Selv om den er liten, inneholder systemet en annen planet som er omtrent dobbelt så stor, kalt TOI-560b. Begge går i bane rundt en stjerne av K-typen, TOI-560, utenfor solsystemets beboelige sone.

TOI-560c Resultater og analyse

Størrelse på planeten

Vi bestemte først planetens diameter til 30550,62 meter, med en transittdybde på 0,01372%. For å beregne radien brukte vi først Allesfitter-multiplikatoren på 2,395. Dette ga oss en radius på 15 275,3 kilometer. Nå med en formel der H er forskjellen i lyskurven som vi tok fra grafen for måling av Cheops' lyskurve, som var 99,862, noe som betyr at forskjellen utgjorde 0,137. Ut fra dette fikk vi multiplikatoren 2,646, som ga oss en radius på 16 752,7 km, eller omtrent 10% forskjell fra den primære Allesfitter-utgangen.

Banelengde

Vi vet at TOI-560c har en årsperiode på 18,87 jordiske dager, noe som gjør året mye kortere enn her på jorden.

I solsystemet går begge planetene i bane svært nær stjernen sin. Faktisk så nær at den høyeste banen er mye lavere enn banen til Merkur i vårt solsystem. Siden vi kjenner avstanden til TOI-560c fra stjernen, kan vi beregne lengden på banen til 117 106 752,8 km. Og ut fra lengden kan vi bestemme banehastigheten til 720 958,63 m/s.

Banene til begge planetene er like med hensyn til helning, som bare når en uregelmessighet på 0,4 fra 90°. Begge planetene B og C har svært lik banehelling, så vi kan si at de ikke er omreisende planeter som har funnet veien inn i dette solsystemet og blitt der på grunn av gravitasjonskraften, men at de ble skapt på et svært likt tidspunkt.

Solsystemet

TOI-560c er ikke den eneste planeten i sitt solsystem. En annen planet går i bane rundt TOI-560. Begge ble oppdaget ved hjelp av overgangsmetoden. I tillegg har TOI-560b og TOI-560c nesten identiske helninger på nesten 90 grader fra vårt synspunkt, noe som er et ytterligere bevis på at de ble dannet på et lignende tidspunkt i fortiden. Men det er noen forskjeller. Hovedsakelig i størrelse og bane. TOI-560b har en omløpstid på 6,39 dager, halvparten av TOI-560c, ifølge exoplanet.eu. TOI-560b er målt til å være 0,249 så stor som Jupiter, mens TOI-560c bare er 0,23. Det er også noen forskjeller i fargene, og vi har laget noen hypoteser om den kjemiske sammensetningen til TOI-560c som fører direkte til fargeskjemaet, alt er nevnt under fanen "Atmosfæriske hypoteser". Begge planetene er også godt utenfor den beboelige sonen.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (u.å.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Planetens alder

Ifølge http://exoplanet.eu/ er eksoplaneten vår ganske ung, 750 000 000 år gammel. På dette tidspunktet befant jorden seg fortsatt i prekambrium, noe som betyr at det bare var organiske klynger som dannet prokaryote celler, som eukaryote celler utviklet seg fra. I prekambrium var overflatetemperaturen imidlertid bare noen få grader over 0 °C.

Men hva med TOI-560c? Overflatetemperaturen ble målt til rundt 225 grader, ikke noe særlig beboelig miljø sammenlignet med Jorden. Men vi kan spekulere i om det finnes termofile celler med ekstra tykke cellevegger som har tilpasset seg disse temperaturene. I nærheten av Kavachi-vulkanen på Jorden er vanntemperaturen for eksempel rundt 68 °C, og der lever det fortsatt haier. Men for TOI-560C har vi begrenset forslagene våre til små organismer, avhengig av atmosfærens innhold og trykk.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (u.å.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Atmosfæriske hypoteser

Forskjellen mellom definisjonen av en mini-neptun og en superjord er svært liten her. Vi har laget tre hypoteser om hvordan TOI-560c kan være sammensatt, avhengig av hvilke grunnstoffer den består av, og også avhengig av tykkelsen på hvert enkelt lag.

Hypotese 1:

I denne hypotesen tenkte vi oss at planetens kjerne består av hydrogen, som fungerer som et fast materiale. Kjernen skulle være 8000 kilometer i diameter. Kunne det være vann der? Ja, det kunne det. Ved et trykk på nøyaktig 246 MPa, noe som ville gjøre det mulig for vann å være i flytende tilstand. Hvis vi tenkte oss at den øvre atmosfæren var Neptun-lignende, ville dette være et mulig alternativ, men tettheten til TOI-560c ville overstige den tettheten vi har målt. Derfor tenkte vi på et nytt grunnstoff eller en ny forbindelse som kunne finnes i atmosfæren. Dette kjemikaliet ville være litt tettere enn hydrogen, helium, metan og ammoniakk som til sammen utgjør Neptuns atmosfære.

Hypotese 2:

I denne hypotesen tenkte vi oss at kjernen ville bestå av aluminium. Atmosfæren ville bestå av helium og hydrogen. Med et trykk på 26 MPa kunne vi se vann der, og fordelen i forhold til hypotese 1 var at trykket ville være betydelig lavere, noe som ville skape mye bedre forhold for en eventuell sonde som ble sendt dit. Vi antok også at radiusdiameteren var 5 200 km for å få alle forbindelsene og tettheten til å stemme overens. I dette tilfellet kan atmosfæren være tykkere enn i hypotese 1, ettersom kjernen ikke tar opp like mye plass.

Hypotese 3:

I sistnevnte tilfelle vil atmosfæren bestå av helium og hydrogen. Hovedforskjellen ligger i kjernen, som vil inneholde litium med et fosforbelegg. Dette ville være en ypperlig kilde til litiumbatterier. Vi ønsket imidlertid å senke trykket, så vi vurderte å utelate vann fra denne hypotesen. Uten vann kunne trykket bli 13,6 kPa, det laveste av alle alternativene. Etter mange beregninger estimerte vi kjernens diameter til å være 6 202,7 km.

Planetens farge

Ifølge www.exoplanets.nasa.gov og www.exoplanet.eu er TOI-560c avbildet som oransje. Men siden TOI-560 er en stjerne av typen K4V og TOI-560c har en tynn atmosfære, tror vi at fargen kan skyldes fargen på stjernen og lyset den sender ut. Siden TOI-560 har en sterk oransje farge, vil denne fargen reflekteres på TOI-560c.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (u.å.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Exoplanet-catalog - Utforskning av eksoplaneter: Planeter utenfor vårt solsystem. (u.å.). Utforskning av eksoplaneter: Planets Beyond Our Solar System. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

Når kommer neste transitt?

Vi fant ut at den siste passasjen var den 5. juni 2023, og at den startet kl. 13:28 og varte til kl. 17:04. Ut fra dette og andre data har vi beregnet at den neste vil finne sted 23. juni fra kl. 22:35 til 24. juni kl. 2:11. Og den 24. juni vil TOI-560C befinne seg i det hypotetiske sentrum av TOI-560, eller det er i hvert fall slik det ser ut fra vårt synspunkt.

Sammenligning av planeter

TOI-560c
Jorden
Neptun
KELT-3b

Masse
5,79303425 kg
5,97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Radius
15 275,3 km
6 371 km
24 622 km
93 191 km

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

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

Temperatur
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Omløpstid
18,87 dager
365 dager
60 265 dager
2,7 dager

Stjerneavstand
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

Sammenligning av stjerner

TOI-560
Sol

Alder
750 millioner
3 853 millioner kroner

Masse

27 %

Radius
452 200 km
35 %

Stjernetype
K4V
G2V

Temperatur
4,240
30 %

Omfang
9.67
4,84 (derfor mer luminositet)

Allesfitter-sammenligninger

Den største forskjellen vi målte, var i radius. Vi prøvde først å bruke Allesfitter-multiplikatoren på 2,395. Men da vi brukte formelen for transittdybde, fikk vi en multiplikator på 2,646 og dermed en radius på 16 752 km i stedet for 15 275 km.

Den neste forskjellen lå i avstanden, der vi beregnet den til 0,1245 au, mens Allesfitter bare kom frem til 0,124 au.

Planeterra-teamet

Laget av: Karel, Simon og Tom

TOI-560c Konklusjoner

Til slutt mener vi at det mest sannsynlige scenariet for TOI-560c er at atmosfæren er ganske tynn, men at det er nok tyngdekraft til å holde den på plass. Høyt trykk virker også malplassert, så vi tror at fraværet av vann er korrekt, og det samme gjelder eksistensen av liv på planetens overflate.

Kilder:

Om - Hack en eksoplanet, [ingen dato]. Online. Tilgjengelig fra: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Exoplanet Catalog | Discovery - Utforskning av eksoplaneter: Planeter utenfor vårt solsystem, [ingen dato]. Utforskning av eksoplaneter: Planeter utenfor vårt solsystem. Online. Tilgjengelig fra: 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. desember 2021. Tilgjengelig fra: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Leksikon om ekstrasolare planeter - Diagrammer. (u.å.). http://exoplanet.eu/diagrams/

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (u.å.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
TOI-560 c, [ingen dato]. Online. Tilgjengelig fra: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html

Understøttende filer:

Prosjektgalleri 2023