Galeria Projektów 2023
Uczniowie szkół średnich z całej Europy zostali detektywami egzoplanet z ESA i wykorzystali dane z satelity Cheops do odkrycia tajemnic dwóch egzoplanet: KELT-3b i TOI-560c.
Zapoznaj się z poniższymi projektami.
JOVAAS
Zwycięzca nagrody za najlepszy projekt
Towarzystwo Astronomiczne Sabadell Sabadell - Katalonia Hiszpania 18 lat, 17 lat, 16 lat 4 / 1
TOI-560c
Opis projektu TOI-560c:
W ramach Hack an Exoplanet Hackathon przeanalizowaliśmy dane dostarczone przez ESA w celu zbadania egzoplanety TOI-560c. Dzięki analizie dopasowanych krzywych blasku tranzytu dostarczonych przez teleskop CHEOPS odkryliśmy, że TOI-560c ma promień 2,66 razy większy od Ziemi i masę 9,70 mas Ziemi. Ujawnia to, że ta egzoplaneta jest typu super-Ziemi. Co więcej, uzyskaliśmy okres orbitalny wynoszący 18,88 dnia poprzez automatyczne dopasowanie krzywej blasku tranzytu, ułatwione przez oprogramowanie Allesfitter. Następnie wykorzystaliśmy trzecie prawo Keplera do obliczenia odległości między TOI-560c a jej gwiazdą macierzystą. Nasze wyniki wskazują na odległość 0,125 AU, co wskazuje, że prawdopodobieństwo znalezienia ciekłej wody na jej powierzchni jest bardzo niskie, biorąc pod uwagę jej wysoką temperaturę wynoszącą około 225ºC. Na koniec obliczyliśmy gęstość planety za pomocą wzoru na gęstość. Pozwoliło nam to oszacować, że TOI-560c ma gęstość około 3,89 g/cm^3. Gęstość ta wskazuje, że planeta jest nieco lżejsza niż Mars, ale gęstsza niż gazowe olbrzymy obecne w naszym Układzie Słonecznym. Ze względu na uzyskane przez nas wartości gęstości TOI-560c, spekulujemy, że składa się ona z materiałów skalistych, takich jak żelazo lub węgiel.
Wyniki i analiza TOI-560c
Dzięki wszystkim dostarczonym danym nasz zespół z powodzeniem rozwiązał zagadkę Toi-560c. Najpierw dopasowaliśmy dostarczoną krzywą blasku tranzytu w programie Allesfitter, aby uzyskać informacje o gwieździe i planecie. Po uzyskaniu danych z programu Allesfitter rozpoczęliśmy analizę wyników.
Rozmiar
Pierwszą rzeczą, którą zrobiliśmy, było obliczenie promienia planety, zgodnie z poniższym wzorem:
Głębokość tranzytu (%) = (π R_planeta^2) / (π R_gwiazda^2) * 100
Znaleźliśmy głębokość tranzytową na grafice dostarczonej przez Allesfitter. Wybraliśmy 0,14% jako wartość głębokości tranzytu.
Rys.1 Tabela krzywej światła tranzytowego TOI-560c
Wyizolowaliśmy promień planety w następujący sposób:
R_TOI-560c = √ (głębokość tranzytu (%) * R_star^2 / 100) = √ (0.14 * (0.65 * R_sun)^2 / 100)= √ (0.14 * (4.53792 x 10^8 m)^2 / 100)
Po zastąpieniu osiągnęliśmy następujące wyniki:
R_TOI-560c = √ (0.14 * (4.53792 x 10^8 m)^2 / 100) = 1.697934189... x 10^7 m ≈ 2.66 R_earth
Dzięki tym wynikom doszliśmy do wniosku, że TOI-560c jest super-Ziemią, ponieważ jej promień jest mniej więcej dwa razy większy niż promień Ziemi.
Okres orbitalny i odległość
Możemy znaleźć wartość okresu orbitalnego w tabeli dostarczonej przez Allesfitter i musimy przeliczyć dni na sekundy.
Rys.2 Tabela z informacjami dostarczonymi przez montaż w Allesfitter.
T = 18,8797 dni = 1,6312 x 10^6 s
W tym wzorze musimy użyć masy gwiazdy, która również musi być wyrażona w kilogramach. Masę gwiazdy można znaleźć w aktach sprawy.
Rys.3 Informacje o gwieździe znalezione w aktach sprawy
M = 0,73 * M_sun = 1,4515 x 10^30 kg
Następnym krokiem było obliczenie odległości do gwiazdy. Aby rozwiązać ten problem wykorzystaliśmy 3 prawo Keplera:
T^2 = (4π^2 / GM) * d^3
Następnie wyodrębniliśmy odległość ze wzoru:
d^3 = T^2 * (GM / 4π^2)
Po zmianie tych jednostek zastępujemy wartości i uzyskujemy następny wynik:
d = [ (1.6312 x 10^6 K)^2 * (6.6743 x 10^(-11) m^3 / (kg s^2) * 1.4515 x 10^30 kg / 4π^2 ]^(1/3) = 1.8690 x 10^10 m ≈ 0.125 AU
Dzięki tym informacjom doszliśmy do wniosku, że planeta ta jest potencjalnie niezdatna do zamieszkania ze względu na niewielką odległość od swojej gwiazdy. Odległość ta wiąże się z bardzo wysokimi temperaturami i bardzo niskim prawdopodobieństwem znalezienia wody w stanie ciekłym.
Temperatura i możliwość zamieszkania
Jak widać na tym wykresie, TOI-560c ma temperaturę powyżej 200ºC. W aktach sprawy jest napisane, że temperatura wynosi mniej więcej 225ºC.
Rys. 4 Diagram z temperaturami i odległościami od gwiazd różnych planet znalezionych w filmie Step 4.
Temperatura ta może być spowodowana bliskością jej gwiazdy, która znajduje się zaledwie 0,125 AU, jak obliczyliśmy wcześniej. Dlatego uważamy, że ta planeta nie nadaje się do zamieszkania, ponieważ jej ekstremalne ciepło bardzo utrudnia istnienie ciekłej wody i nie moglibyśmy oprzeć się ciepłu i promieniowaniu emitowanemu przez gwiazdę w tej odległości.
Gęstość i skład
Ostatnią rzeczą, którą musieliśmy sprawdzić, była gęstość i skład gwiazdy.
Po pierwsze, mieliśmy formułę gęstości:
ρ = MV
Następnie zastępujemy masę masą planety, a objętość objętością planety.
ρ_planeta = M_planeta / (4πR_planeta^3 / 3) = 9.70*M_ziemia / (4π (1.697934189 x 10^7 m) / 3) = 3.89281 x 10^3 kg / m^3
ρ_TOI-560c = 3,89281 g / cm^3
Widzimy, że gęstość TOI-560c jest nieco mniejsza niż gęstość Marsa i wynosi 3,93 g/cm3.
Jak wynika z akt sprawy, przypuszczamy, że TOI-560c jest mini-Neptunem lub super-Ziemią, ale nie możemy potwierdzić jej składu. Jeśli jednak spojrzymy na skład tego typu planet, możemy spodziewać się, że TOI-560c będzie planetą skalistą, zbudowaną głównie z krzemu i tlenu. Pierwiastkom tym mogą towarzyszyć inne, w tym aluminium, żelazo, magnez lub wapń.
TOI-560c Wnioski
Podsumowując, możemy stwierdzić, że TOI-560c nie nadaje się do zamieszkania ze względu na wysoką temperaturę, prawdopodobnie spowodowaną niewielką odległością od gwiazdy. Jej okres orbitalny jest znacznie krótszy niż Merkurego, a jej gęstość jest nieco niższa niż Marsa. Jego promień jest prawie dwa i pół razy większy od promienia Ziemi, a masa wynosi prawie połowę masy Neptuna. Nie znamy dokładnie jej składu, wygląda na to, że jest to planeta wielkości mini-Neptuna, ale wnioskujemy, że jest zasadniczo utworzona przez skały, ponieważ skały mają zwykle gęstość 2,5 ∼ 3 g / cm^3, więc przypuszczamy, że składa się ze skał i małego metalicznego jądra, dopóki nie uzyskamy danych na temat składu.
Pliki pomocnicze:
