Galeria Projektów 2023

Abakus

 Zwycięzca nagrody za najlepszy projekt
Uniwersytet w Nowej Goricy  Ajdovščina -    Słowenia 16 lat, 17 lat   2 / 2

TOI-560c

Opis projektu TOI-560c:

W ramach projektu Hack an Exoplanet przeanalizowaliśmy dwie egzoplanety i przyjrzeliśmy się bliżej egzoplanecie TOI-560c. Egzoplanety to planety krążące wokół innych gwiazd poza naszym Układem Słonecznym. Ich właściwości (rozmiar, masa, orbita) są mierzone za pomocą danych uzyskanych z obserwacji astronomicznych. Przeanalizowaliśmy dane z satelity CHEOPS (ESA), który zaobserwował przejście egzoplanety przez jej gwiazdę macierzystą, podczas którego częściowo zablokowała ona światło gwiazdy. Korzystając z internetowego narzędzia allesfitter i naszej własnej analizy, odkryliśmy, że planeta należy do klasy mini-Neptunów, a jej właściwości nie różnią się znacząco od znanej populacji mini-Neptunów. Planeta ma skaliste jądro. Krąży wokół swojej gwiazdy w stosunkowo niewielkiej odległości, a temperatura jej powierzchni przekracza limit dla istnienia wody w stanie ciekłym. Życie, jakie znamy, nie może zatem istnieć na TOI-560c.

Wyniki i analiza TOI-560c

Naszą analizę rozpoczęliśmy od uzyskania dostępu do narzędzia internetowego allesfitter. Aplikacja dostarczyła dane obserwacyjne przejścia. Aplikacja pozwoliła nam również dopasować model do danych, dając nam wartości niektórych parametrów egzoplanety i jej orbity. Najpierw ręcznie dostosowaliśmy promień planety, promień gwiazdy i czas środkowego punktu tranzytu, aby odgadnąć najlepiej dopasowany model do krzywej blasku. Następnie narzędzie użyło algorytmu, aby znaleźć najlepszy model dla tranzytu. Rysunek 1 przedstawia dane wraz z rodziną najlepszych modeli (kolor czerwony) i naszym początkowym przypuszczeniem (kolor szary). Histogramy najbardziej prawdopodobnych wartości dla promienia planety, promienia gwiazdy i czasu środkowego tranzytu pokazano na rysunku 2, a wartości, w tym niepewności, podano w tabeli (rysunek 3). Najbardziej prawdopodobne wartości to 2,39 promienia Ziemi, 0,65 promienia Słońca i 0,44 dnia. W tabeli podano również wartości okresu orbitalnego planety (18,8 dnia) i rozmiar półosi elipsy orbitalnej (0,1242 au) - zostały one zmierzone innymi metodami.

Zmierzyliśmy również wartości niektórych parametrów w inny sposób. Obliczyliśmy stosunek wielkości planety do wielkości gwiazdy na podstawie przyciemnienia gwiazdy podczas tranzytu. Znając rozmiar gwiazdy (0,65 promienia Słońca), byliśmy w stanie obliczyć promień planety (2,46 promienia Ziemi). Korzystając ze znanego okresu i trzeciego prawa Keplera, obliczyliśmy oś półcienia orbity (0,125 au). Znając rozmiar i masę planety (masa została zmierzona metodą radialną, jej wartość wynosi około 9,7 masy Ziemi), możemy obliczyć średnią gęstość planety (3,6 g cm-3).

Możemy również oszacować temperaturę planety. Temperatura równowagi planety została obliczona przy założeniu, że gwiazda emituje światło jako ciało czarne, planeta pochłania część światła i odbija część światła, a planeta wypromieniowuje część energii. Obliczyliśmy temperaturę dla dwóch różnych prędkości obrotu planety wokół własnej osi - wolnej i szybkiej. Przyjęliśmy, że temperatura na powierzchni gwiazdy wynosi 4511 K [1]. Dla współczynnika odbicia lub albedo przyjęliśmy wartość 0,1 (przybliżone oszacowanie dla mini-Neptuna). Dla planety obracającej się powoli uzyskaliśmy temperaturę 574 K, a dla planety obracającej się szybko 483 K. Ta ostatnia wartość jest podobna do wartości podanej w dokumentacji przypadku i w [1]. Nasze obliczenia są uproszczone, ponieważ nie uwzględniliśmy składu i atmosfery planety. Jeśli atmosfera jest gęstsza, mniej energii wróci w przestrzeń kosmiczną niż w przypadku cieńszej atmosfery. Możemy to zaobserwować patrząc na Wenus i porównując jej temperaturę i atmosferę z naszą - ziemską. Przyjrzeliśmy się również temu, jak daleko musiałaby znajdować się planeta, aby mieć wodę w stanie ciekłym. Zgodnie z powyższymi założeniami, planeta musi znajdować się co najmniej pięć razy dalej od gwiazdy, aby mieć wodę w stanie ciekłym (a bardziej prawdopodobne jest, że musiałaby znajdować się jeszcze dalej).

TOI-560c jest prawdopodobnie planetą skalistą. Znajduje się stosunkowo blisko gwiazdy, więc temperatura jej powierzchni jest zbyt wysoka, aby mogła na niej występować woda w stanie ciekłym. Nie ma drugiej takiej planety w naszym Układzie Słonecznym. Znajduje się ona cztery razy bliżej gwiazdy niż Merkury Słońca. Jak wiemy, w naszym Układzie Słonecznym nie ma mini-Neptunów, ale często można je znaleźć wokół innych gwiazd.

Na koniec sprawdziliśmy, jak TOI-560c wypada na tle innych mini-Neptun. Uzyskaliśmy próbkę mini-Neptunów [2], tj. egzoplanet o promieniach między 1,7 a 4 promieniami Ziemi i masach mniejszych niż 20 mas Ziemi [3]. Rysunki 4 i 5 pokazują zależności między okresem i promieniem oraz promieniem i masą dla próbki. ToI-560c jest zaznaczona na czerwono. Stwierdziliśmy, że TOI-560c jest typowym Mini-Neptunem o promieniu, który odbiega od średniego promienia Mini-Neptunów (2,5 promienia Ziemi) tylko o 2%. Jego okres jest również zbliżony do średniej, ale wyższy niż mediana, ponieważ większość znalezionych Mini-Neptunów znajduje się bliżej gwiazdy (prawdopodobnie z powodu błędu obserwacyjnego). Porównując promień i masę, TOI-560c również się nie wyróżnia.

Nasze pomiary można poprawić. W szczególności nie uwzględniliśmy niepewności. Załączamy również plik z naszą analizą planety.

[1] http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
[2] http://exoplanet.eu/catalog/
[3] https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1405/1405.7695.pdf

TOI-560c Wnioski

Po zakończeniu naszych obliczeń doszliśmy do wniosku, że planeta znajduje się bardzo blisko swojej gwiazdy i, biorąc pod uwagę jej gęstość, jest najprawdopodobniej planetą skalistą. Ma stosunkowo wysoką temperaturę powierzchni, więc nie spodziewamy się na jej powierzchni ciekłej wody ani życia w znanej nam formie. Porównując TOI-560c z próbką znanych mini-Neptunów, doszliśmy do wniosku, że TOI-560c jest typowym przedstawicielem mini-Neptunów, ponieważ jego wartości dla większości parametrów są bardzo zbliżone do średnich katalogowych. TOI-560c nie przypomina żadnej innej planety w naszym Układzie Słonecznym.

Pliki pomocnicze:

• Figure-1-1.png
• Figure-2-1.png
• Figure-3.png
• Figure-4.png
• Figure-5.png