Prosjektgalleri 2023
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.
C/2022 E3 ZTF
Vinner av prisen for beste prosjekt
Gymnázium Na Vítězné pláni Praha - Praha Tsjekkia 18 år gammel, 17 år gammel 2 / 2
TOI-560c
TOI-560c prosjektbeskrivelse:
Vi er to tenåringer som går på videregående, og vi bestemte oss for å bli med på Prague Hackathon fordi vi begge er interessert i astronomi og verdensrommet, og dette så ut som et veldig fint prosjekt og en god mulighet.
Hackathonet fant sted i planetariet i Praha og varte i 24 timer der vi analyserte data om eksoplaneten TOI-560 c. Vi laget hypoteser, søkte etter mer data om eksoplaneten og talte og verifiserte hypotesene våre. Det var tolv lag fra hele Tsjekkia og arrangører som var forberedt på å hjelpe oss.
TOI-560c Resultater og analyse
Vi undersøkte grunnleggende fakta om eksoplaneten TOI-560 c, som radius, tetthet, avstand fra stjernen osv.
Etter at vi visste mer om eksoplaneten, fokuserte vi på spørsmålet om det kunne være liv på den. Vi undersøkte om TOI-560 c kunne opprettholde en atmosfære hvis den hadde en. Vi fokuserte også på stjernens egenskaper, for eksempel dens lysstyrke og spektralfluks, for å finne ut mer om forholdene på planeten.
Det var en spennende opplevelse, og vi vil gjerne presentere reisen og konklusjonene våre i avsnittene nedenfor.
De fem første beregningene var obligatoriske oppgaver, de andre fant vi på selv.
Gjennomgangsdybde
I begynnelsen mottok vi data med prosentvise verdier av lyset fra stjernen TOI-560 under eksoplanetens passering, registrert av Cheops-satellitten. Ved hjelp av parametrene for planetens radius og tiden midt i passasjen (vi kjente allerede stjernens radius) lagde vi en omtrentlig lysnedgangskurve i programmet Allesfitter. Dette ga oss også den omtrentlige radiusen til eksoplaneten. Programmet evaluerte kurven vår og bestemte hvor nøyaktig den var, og vi fikk en reell verdi å sammenligne med. Som et resultat så vi at vårt estimat av transittdybden hadde 2,6% avvik fra Allesfitter. Programmet ga oss også litt mer informasjon, som for eksempel omløpstiden. (Lyskurven og histogrammene er vedlagt i filene #1 og #2).
Radius
Vi brukte transittdybden til å beregne planetens radius. Resultatet av denne beregningen ga oss en radius på 15 679,25137 kilometer. (Hele beregningen er vedlagt i fil #3).
Omløpstid
Neste oppgave var å svare på spørsmålet om når planetens neste passering rundt stjernen vil finne sted. For denne beregningen antok vi at 23. januar kl. 13:12, da Cheops observerte TOI-560, var starten på passasjen. Siden omløpstiden varer i 18,8797 dager, beregnet vi at neste passering vil skje fredag 23. juni kl. 14:06, som er nøyaktig 12,0376 dager fra datoen vi gjorde beregningene (søndag 11. juni).
Orbital avstand
For å beregne baneavstanden til TOI-560 c fra stjernen brukte vi en formel basert på Keplers tredje lov. Du finner denne formelen og hele beregningsprosessen vedlagt i den fjerde filen. Resultatet av beregningen ga oss en avstand på 3 586 728 628 km.
Flytende vann
Etter dette fokuserte vi på spørsmålene om temperatur, flytende vann og om eksoplaneten er beboelig. Vi hadde informasjon om at temperaturen var 225 ± 15 °C. Vann er flytende mellom 0 °C og 100 °C, avhengig av atmosfæretrykket. Vi søkte på Google etter en graf over vannets tilstand som en funksjon av trykk og temperatur, og fant ut at trykket måtte være minst 1 MPa for at vannet skulle være flytende. På jorden har vi et trykk på 1 MPa på 91,89 meters dyp (inkludert atmosfærisk trykk) og på 102,24 meters dyp (uten atmosfærisk trykk). Dessuten er atmosfæretrykket 101 300 Pa med en gravitasjonskonstant på 9,81. Hvis TOI-560 c hadde samme atmosfære som jorden, ville atmosfæretrykket vært 163 464 Pa på grunn av den 1,62 ganger sterkere gravitasjonen. Dette beregnet vi ved hjelp av planetens radius og masse (massen var spesifisert i instruksjonene). Ut fra beregningen (fil #5) konkluderte vi med at atmosfæren på TOI-560 c måtte være 6,12 ganger større eller tettere enn jordens atmosfære for å ha vann i flytende form.
Volum og tetthet
Den siste obligatoriske oppgaven var å beregne tettheten til TOI-560 c. Vi brukte formelen ρ=M/V. Vi visste allerede at planetens masse var omtrent 9,70 * jordens masse. Men vi visste ikke volumet. Vi brukte en enkel formel som forutsetter at planeten er perfekt rund - 4/3*π*R3. Dermed visste vi at volumet var 1,6146 * 1023 km3. Deretter beregnet vi at tettheten var 3,587786, noe som er 1,5 ganger mindre enn jordens tetthet (5,51). Men det er mer enn to ganger større enn tettheten til Neptun. Ut fra dette kan vi konkludere med at TOI-560 c ikke er en gassplanet, men heller ikke består av tungt materiale. Dens tetthet er lik tettheten til Mars (3,93), så det er mulig at den har en lignende struktur som Mars. (Beregningene er vedlagt i fil #3).
Liv
Da vi var ferdige med de obligatoriske oppgavene, bestemte vi oss for å gå tilbake til spørsmålet om liv. Vi bestemte oss for fire kategorier av betingelser for tilstedeværelse av liv:
magnetosfæren
flytende vann
atmosfære (med oksygen og ozon)
varme (temperatur) og lys
Med den informasjonen som er tilgjengelig i dag, kan ikke forskerne være sikre på om TOI-560 c har en magnetosfære. Den må i så fall ha en metallkjerne. Siden den har en lignende struktur som Mars, kan vi anta at dette ikke er sannsynlig. Hvis den hadde hatt en metallkjerne, måtte resten av planeten ha bestått av gass - og vært ekstremt lett for å passe til planetens gjennomsnittlige tetthet. Vi kan imidlertid ikke trekke noen sikre konklusjoner om dette.
Vi skrev om flytende vann i forrige avsnitt.
Det første vi må vite når det gjelder atmosfæren, er om TOI-560 c har sterk nok tyngdekraft til å kunne opprettholde en atmosfære. Vi antar at ja, men vi har gjort noen beregninger for å være sikre (de er vedlagt i fil #6). Flukthastigheten som alle objekter som ønsker å forlate overflaten på TOI-560 c, må ha, er 22,25 km*s-1, og molekyl H2 har en kvadratisk rotmiddelhastighet på 2 491,51 m*s-1 (fil 7). Unnslippelseshastigheten er mye større enn rot-middel-kvadrat-hastigheten, slik at TOI-560 c kan opprettholde selv de raskeste H2-molekylene. En annen ting er ozon O3 og oksygen O2. Basert på tilgjengelige data kan vi ikke finne ut noe om strukturen til den hypotetiske atmosfæren. Men teleskopet HARPS med sin spektrograf er i stand til å bekrefte eksistensen av atmosfæren og til og med oppdage dens struktur.
Lys og varme på TOI-560 c kommer fra stjernen TOI-560. TOI-560 er faktisk to ganger større enn solen. Solens lysstyrke er 3,827*1026 W og TOI-560s lysstyrke er 6,04429*1029 W. Spektralfluksen avhenger også av objektets avstand fra stjernen. Og siden TOI-560 c's baneavstand fra stjernen er ca. 0,1249 AE, er spektralfluksen 13,681,47386 W*m-2, noe som er 10 ganger større enn solens spektralfluks på jorden. (Beregningene er vedlagt i fil #8).
Hvor beboelig en planet er, avhenger av avstanden til stjernen. Hvis Jorden var for nær eller for langt fra Solen, ville det ikke kunne finnes flytende vann og liv i det hele tatt. Men vi vet ikke hvor mye planetens temperatur påvirkes av den hypotetiske atmosfæren og hvor mye av avstanden. Vi kan imidlertid beregne beboelige soner og se bort fra atmosfæren.
TOI-560c Konklusjoner
Nå som vi vet mer om planeten og forholdene der, kan vi sammenligne den med planetene i solsystemet (grafer i fil #9). På noen områder ligner planeten på steinplaneter, mens den på andre områder ligner på gasskjempene. Det er lite sannsynlig at det finnes liv her på grunn av den høye temperaturen og den korte avstanden til stjernen (det er stråling fra stjernen). Det ville være nyttig å få mer informasjon om eksoplanetens struktur og eventuelle atmosfære. Teleskopet HARPS kan gi verdifull informasjon om ulike aspekter ved atmosfæren.
Understøttende filer:
