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.
Abyss Watchers
Zwycięzca nagrody za najlepszy projekt
První soukromé jazykové gymnázium Hradec Králové - kraj královéhradecki Czechy 17 lat 2 /
TOI-560c
Opis projektu TOI-560c:
Projekt Abyss Watchers podzielony jest na trzy główne sekcje.
Po pierwsze, Wprowadzenie - sekcja, w której przedstawiamy sam zespół i definiujemy terminy, które będą używane w całym projekcie. Niektóre metody odkrywania nowych egzoplanet są również opisane w tej sekcji.
Po drugie, Nasze obliczenia - sekcja skupiająca się na czterech z pięciu zadań przydzielonych podczas hackathonu, które obejmowały głównie obliczenia matematyczne. W tej sekcji obliczyliśmy promień TOI 560c, okres orbitalny, odległość od gwiazdy macierzystej, masę, objętość, gęstość i prędkość orbitalną. Pomimo naszych poprawnych metod, wartości agencji były czasami nieco inne, głównie ze względu na fakt, że miały one pierwszorzędny dostęp do własnych zaawansowanych badań naukowych i danych archiwalnych. Pomimo tych czynników wpływających na ostateczne wyniki, rozbieżności między naszymi wartościami a wartościami agencji nie były zbyt znaczące, a niektóre były nawet niewielkie lub żadne.
Wreszcie, Dodatkowe informacje - sekcja, która koncentrowała się głównie na ostatnim zadaniu, czyli ustaleniu składu egzoplanety. Ponieważ w tej sekcji wykonano bardzo niewiele obliczeń, stała się ona dyskusją, która dostarczyła wystarczających argumentów na poparcie swoich twierdzeń. Nie byliśmy jednak zadowoleni z samego opisu TOI 560c i chcieliśmy zagłębić się w ten temat. Dlatego uwzględniliśmy również gwiazdę TOI 560 i cały jej układ, co doprowadziło do bardzo interesujących i godnych uwagi wniosków.
Głównym rezultatem naszej pracy jest plik PDF wykonany w LaTeX, który został stworzony jako praca naukowa, dokładnie podzielona na sekcje i podrozdziały, a jednocześnie napisana tak formalnie, jak to tylko możliwe. Literatura i źródła również zostały podane i zacytowane.
Wyniki i analiza TOI-560c
Promień planety
Mając już wstępne informacje o TOI 560c i jej gwieździe dostarczone przez satelitę Cheops, rozpoczęcie własnych obliczeń nie było zbyt trudne. Korzystając z krzywej blasku tranzytu TOI 560c, byliśmy w stanie obliczyć jej promień. Powodem tego jest fakt, że głębokość tranzytu egzoplanety jest równoważna stosunkowi powierzchni tarczy planety do powierzchni tarczy gwiazdy. Mierząc głębokość tranzytu i znając promień gwiazdy, moglibyśmy określić stosunek egzoplanety, biorąc pod uwagę dolny i górny błąd, w przedziale od 16594 km do 16697 km. Pomimo naszych poprawnych obliczeń, program Allesfitter dostarczył inne wyniki. Ta rozbieżność może być spowodowana albo zaokrągleniem niektórych wartości w naszych obliczeniach, albo faktem, że Allesfitter mógł użyć innej metody niż nasza.
Okres orbitalny i odległość od gwiazdy macierzystej
Z archiwum obserwacji Cheopsa wynika, że okres orbitalny TOI 560c powinien wynosić 18,8797 (w jednostkach dni). Korzystając z trzeciego prawa Keplera, byliśmy w stanie obliczyć odległość między TOI 560c a jej gwiazdą macierzystą. Otrzymany wynik to 0,1249 au (jednostek astronomicznych), co stanowi rozbieżność zaledwie 0,0007 au w stosunku do wartości podanej przez Allesfittera. Uznaliśmy to za ogromny sukces z naszej strony.
Masa, objętość i gęstość
Niestety, niemożliwe jest obliczenie masy planety metodą tranzytu, ale inne metody, takie jak prędkość radialna, pozwalają nam to zrobić. Biorąc tę wartość z tabeli, otrzymujemy wartość 9,7 (w jednostkach masy Ziemi). Aby obliczyć objętość egzoplanety, założyliśmy, że ma ona idealnie kulisty kształt, co pozwoliło nam użyć standardowego wzoru na objętość kuli. Otrzymaliśmy wartość 1,47247 * 10^22 m^3. Jeśli zarówno masa, jak i objętość planety są znane, możemy łatwo obliczyć gęstość. Biorąc pod uwagę górny i dolny błąd, szacujemy, że gęstość planety mieści się w zakresie od 3,244 g * cm^-3 do 4,664 g * cm^-3. Do dalszych obliczeń i dyskusji użyliśmy wartości około 3,9 g * cm^-3.
Prędkość orbitalna
Aby obliczyć prędkość TOI 560c, musieliśmy najpierw obliczyć jej prędkość kątową. Okazało się, że prędkość kątowa TOI 560c wynosi 3,8519 * 10^-6 rad * s^-1. Następnie po prostu pomnożyliśmy tę wartość przez odległość między TOI 560c a jej gwiazdą i otrzymaliśmy prędkość orbitalną 71,994 km * s^-1.
Skład planetarny
Chociaż nie można mieć całkowitej pewności co do składu pierwiastkowego TOI 560c, istnieje wiele wskazówek, które dają nam podpowiedź, co to może być. Na przykład, zależność promienia planety od jej masy sugeruje, że planeta ma skład poniżej czystej wody. Istnieją zatem dwa najbardziej prawdopodobne wyniki. Albo planeta składa się głównie z lodu wodnego i krzemianów, albo ma wnętrze podobne do Ziemi i lotną otoczkę wodorową z obecnością helu. Jak pokazuje wykres nasłonecznienia, TOI 560c leży znacznie powyżej tak zwanej "doliny promienia". To również potwierdza tezę, że planeta posiada lotną otoczkę.
TOI-560c Wnioski
Podsumowując, informacje dostarczone przez CHEOPS pozwoliły nam stworzyć tranzytową krzywą blasku TOI-560c, wydedukować jej okres orbitalny i odległość od gwiazdy macierzystej, obliczyć jej masę, objętość, gęstość i prędkość orbitalną. Pomimo pomyślnego opisania podstawowych cech TOI-560c, chcieliśmy zagłębić się nie tylko w informacje o tej planecie, ale także w informacje o jej gwieździe macierzystej i systemie w ogóle. Wszystko zostało wyjaśnione w przesłanym pliku PDF. Gorąco zachęcamy do przeprowadzenia dalszych badań spektroskopowych obu egzoplanet układu TOI-560, ponieważ po ich zakończeniu możliwe będzie przeprowadzenie dalszych badań.
Pliki pomocnicze:
