Galeria de projectos 2023

Cheops_illustration_pillars

Estudantes do ensino secundário de toda a Europa tornaram-se detectives de exoplanetas com a ESA e utilizaram dados do satélite Cheops para desvendar os mistérios de dois exoplanetas alvo: KELT-3b e TOI-560c.

Explore os projectos abaixo.

Planeterra

Vencedor do prémio de melhor projeto
Ginásio de Brno-Bystrc Brno - Morávia do Sul República Checa 15 anos de idade, 19 anos de idade 3 / 0

URL externo para o projeto da equipa (por exemplo, sítio Web ou PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

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

TOI-560c

Descrição do projeto TOI-560c:

Num sistema solar muito, muito distante... 103 anos-luz para ser exato, encontramos o nosso desejado exoplaneta. Como o nome sugere, o nosso TOI-560c não é o único exoplaneta no seu sistema solar. Embora pequeno, o sistema contém um segundo planeta com cerca do dobro do tamanho, chamado TOI-560b. Ambos orbitam uma estrela de tipo K, TOI-560, fora da zona habitável do sistema solar.

Resultados e análise do TOI-560c

Tamanho do planeta

Primeiro determinámos o diâmetro do planeta como sendo 30550,62 metros, com uma profundidade de trânsito de 0,01372%. Para calcular o raio, usámos primeiro o multiplicador Allesfitter de 2,395. Isto deu-nos um raio de 15.275,3 quilómetros. Agora, com uma fórmula em que H é a diferença da curva de luz que retirámos do gráfico de medição da curva de luz de Quéops, que era de 99,862, o que significa que a diferença somava 0,137. A partir daí, obtivemos o multiplicador de 2,646, o que nos deu um raio de 16 752,7 km, ou seja, uma diferença de cerca de 10% em relação ao resultado primário do Allesfitter.

Comprimento da órbita

Sabemos que o TOI-560c tem um período anual de 18,87 dias terrestres, o que torna o seu ano muito mais curto do que o da Terra.

No sistema solar, ambos os planetas orbitam muito perto da sua estrela. Tão perto, de facto, que a órbita mais alta é muito mais baixa do que a órbita de Mercúrio no nosso Sistema Solar. Como sabemos a distância de TOI-560c à sua estrela, podemos calcular o comprimento da sua órbita em 117,106,752.8 km. E a partir do comprimento, podemos determinar a velocidade orbital como sendo 720,958.63 m/s.

As órbitas de ambos os planetas são semelhantes em termos de inclinação, que apenas atinge uma irregularidade de 0,4 em relação a 90°. Ambos os planetas B e C têm uma inclinação orbital muito semelhante, pelo que podemos dizer que não são planetas viajantes que se encontram neste sistema solar e aí permanecem devido à atração gravitacional, mas sim que foram criados num momento muito semelhante.

Sistema solar

TOI-560c não é o único planeta no seu sistema solar. Um segundo planeta orbita TOI-560. Ambos foram descobertos usando o método de transição. Para além disso, TOI-560b e TOI-560c têm inclinações quase idênticas, a quase 90 graus do nosso ponto de vista, o que é mais uma prova de que se formaram numa altura semelhante no passado. Mas há algumas diferenças. Principalmente no tamanho e na órbita. TOI-560b tem um período orbital de 6,39 dias, metade do de TOI-560c, segundo o site exoplanet.eu. O TOI-560b tem uma dimensão de 0,249 do tamanho de Júpiter, enquanto o TOI-560c tem apenas 0,23. Há também algumas diferenças nas cores, fizemos algumas hipóteses sobre a composição química de TOI-560c que levam diretamente ao esquema de cores, tudo é mencionado no separador "Atmospheric hypotheses". Ambos os planetas estão também fora da zona habitável.

Enciclopédia de Planetas Extrasolares - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Idade do planeta

De acordo com http://exoplanet.eu/, o nosso exoplaneta é bastante jovem, com 750 000 000 de anos. Nesta idade, a Terra ainda estava na era Pré-Cambriana, o que significa que apenas aglomerados orgânicos se formaram em células procarióticas, a partir das quais as células eucarióticas evoluíram. No entanto, durante o Pré-Cambriano, as temperaturas à superfície eram apenas alguns graus acima de 0°C.

Mas e o TOI-560c? A temperatura à superfície foi medida em cerca de 225º, o que não é um ambiente muito habitável em comparação com a Terra. No entanto, poderíamos especular sobre células termofílicas com paredes celulares extra grossas que se adaptaram a estas temperaturas. Por exemplo, perto do vulcão Kavachi na Terra, as temperaturas da água atingem cerca de 68 °C e os tubarões ainda lá vivem. Mas para o TOI-560C, limitámos as nossas sugestões a pequenos organismos, dependendo do conteúdo atmosférico e da pressão.

Enciclopédia de Planetas Extrasolares - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Hipóteses atmosféricas

A diferença entre a definição de mini-neptuno e de super-Terra é aqui muito ténue. Apresentámos três hipóteses sobre a composição do TOI-560c, dependendo dos elementos que o constituem e também da espessura de cada camada.

Hipótese 1:

Nesta hipótese, pensámos no núcleo do planeta como hidrogénio, agindo como um material sólido. O núcleo teria 8.000 quilómetros de diâmetro. Poderia haver água? Sim, poderia. Exatamente à pressão de 246 MPa, o que permitiria que a água estivesse no estado líquido. Se pensarmos na atmosfera superior como sendo semelhante à de Neptuno, esta seria uma opção viável, mas a densidade de TOI-560c excederia a nossa densidade medida. Então pensámos num novo elemento ou composto que estaria na atmosfera. Este elemento químico seria ligeiramente mais denso do que o hidrogénio, o hélio, o metano e o amoníaco que, em conjunto, constituem a atmosfera de Neptuno.

Hipótese 2:

Nesta hipótese, pensámos que o núcleo seria feito de alumínio. A atmosfera seria constituída por hélio e hidrogénio. Com uma pressão de 26 MPa, poderíamos ver água, com a vantagem, em relação à hipótese 1, de que a pressão seria significativamente mais baixa, criando condições muito mais adequadas para qualquer sonda que pudesse ser enviada para lá. Também assumimos que o diâmetro do raio é de 5.200 km para corresponder a todas as ligações e à densidade. Neste caso, a atmosfera poderia ser mais espessa do que na hipótese 1, uma vez que o núcleo não ocupa tanto espaço.

Hipótese 3:

Neste último caso, a atmosfera seria constituída por hélio e hidrogénio. A principal diferença está no núcleo, que conteria lítio com um revestimento de fósforo. Esta seria uma óptima fonte para as baterias de lítio. No entanto, como queríamos baixar a pressão, pensámos em deixar a água de fora desta hipótese. Sem água, a pressão poderia ser de 13,6 kPa, a mais baixa de todas as opções. Depois de muitos cálculos, estimámos o diâmetro do núcleo em 6.202,7 km.

Cor do planeta

De acordo com www.exoplanets.nasa.gov e www.exoplanet.eu, TOI-560c é representada como laranja. No entanto, como TOI-560 é uma estrela do tipo K4V e TOI-560c tem uma atmosfera fina, pensamos que a cor pode ser causada pela cor da estrela e pela luz que esta emite. Uma vez que TOI-560 tem uma cor laranja brilhante, esta cor seria reflectida em TOI-560c.

Enciclopédia de Planetas Extrasolares - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Exoplanet-catalog - Exploração de Exoplanetas: Planetas para além do nosso Sistema Solar. (n.d.). Exploração de Exoplanetas: Planetas para além do nosso sistema solar. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

Quando será o próximo trânsito?

Descobrimos que o último trânsito foi no dia 5 de junho de 2023 e começou às 1:28 e durou até às 5:04. A partir deste e de outros dados, calculámos que o próximo será a 23 de junho, das 22:35 até 24 de junho, às 2:11. E no dia 24 de junho, o TOI-560C estará no centro hipotético do TOI-560, ou pelo menos é o que parece do nosso ponto de vista.

Comparação de planetas

TOI-560c
Terra
Neptuno
KELT-3b

Massa
5.79303425 kg
5,97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Raio
15.275,3 km
6.371 km
24.622 km
93,191 km

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

Gravidade
13.77653981 m/s2
9,807 m/s2
11,15 m/s2
3,296 m/s2

Temperatura
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Período orbital
18,87 dias
365 dias
60.265 dias
2,7 dias

Distância da estrela
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

Comparação de estrelas

TOI-560
Sol

Idade
750 milhões
3,853 milhões

Massa

27 %

Raio
452,200 km
35 %

Tipo de estrela
K4V
G2V

Temperatura
4,240
30 %

Magnitude
9.67
4,84 (portanto, mais luminosidade)

Comparações Allesfitter

A maior diferença que medimos foi no raio. Primeiro tentámos usar o multiplicador de Allesfitter de 2,395. Mas quando usámos a fórmula da profundidade de trânsito, obtivemos um multiplicador de 2,646 e, portanto, um raio de 16 752 km em vez de 15 275 km.

A diferença seguinte foi na distância, em que calculámos 0,1245 au, mas o Allesfitter apenas obteve 0,124 au.

Equipa Planeterra

Feito por: Karel, Simon e Tom

TOI-560c Conclusões

Finalmente, pensamos que o cenário mais provável para TOI-560c é que a atmosfera é bastante fina, mas há gravidade suficiente para a manter no lugar. Altas pressões também parecem fora de lugar, por isso pensamos que a ausência de água está correcta, assim como a existência de vida na superfície do planeta.

Fontes:

Sobre - Hackear um exoplaneta, [sem data]. Em linha. Disponível em: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Catálogo de Exoplanetas | Descoberta - Exploração de Exoplanetas: Planetas para além do nosso Sistema Solar, [sem data]. Exploração de Exoplanetas: Planetas para além do nosso Sistema Solar. Online. Disponível em: https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/
MUFTI, Mohammed El, 2021. TOI 560 : Dois planetas em trânsito orbitando uma anã K validados com iSHELL, PFS e HIRES RVs. arXiv.org. Online. 26 de dezembro de 2021. Disponível em: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares - Diagramas. (n.d.). http://exoplanet.eu/diagrams/

Enciclopédia de Planetas Extrasolares - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
TOI-560 c, [sem data]. Em linha. Disponível em: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html

Ficheiros de apoio:

Galeria de projectos 2023