Galeria de projectos 2023

Abakus

 Vencedor do prémio de melhor projeto
Universidade de Nova Gorica  Ajdovščina -    Eslovénia 16 anos, 17 anos   2 / 2

TOI-560c

Descrição do projeto TOI-560c:

Como parte do projeto Hack an Exoplanet, analisámos dois exoplanetas e olhámos mais de perto para o exoplaneta TOI-560c. Os exoplanetas são planetas que orbitam outras estrelas fora do nosso Sistema Solar. As suas propriedades (tamanho, massa, órbita) são medidas através de dados obtidos em observações astronómicas. Analisámos dados do satélite CHEOPS (ESA), que observou a passagem de um exoplaneta pela sua estrela hospedeira, durante a qual bloqueou parcialmente a luz da estrela. Usando a ferramenta online allesfitter e a nossa própria análise, descobrimos que o planeta pertence à classe dos mini-Neptunos e que as suas propriedades não diferem significativamente da população conhecida de mini-Neptunos. O planeta tem um núcleo rochoso. Orbita a sua estrela a uma distância relativamente baixa, e a temperatura da sua superfície excede o limite para a existência de água líquida. A vida como a conhecemos, portanto, não pode existir em TOI-560c.

Resultados e análise do TOI-560c

Iniciámos a nossa análise acedendo à ferramenta web allesfitter. A aplicação forneceu dados observacionais da passagem. A aplicação também nos permitiu ajustar um modelo aos dados, dando-nos valores para alguns dos parâmetros do exoplaneta e da sua órbita. Primeiro, ajustámos manualmente o raio do planeta, o raio da estrela e o tempo do ponto médio do trânsito para adivinhar o modelo que melhor se adequava à curva de luz. A ferramenta utilizou então um algoritmo para encontrar o melhor modelo para o trânsito. A Figura 1 mostra os dados, sobrepostos com a família dos melhores modelos (vermelho) e a nossa estimativa inicial (cinzento). Os histogramas dos valores mais prováveis para o raio do planeta, o raio da estrela e o tempo médio do trânsito são mostrados na Figura 2, e os valores, incluindo as incertezas, são dados na tabela (Figura 3). Os valores mais prováveis são 2,39 raios da Terra, 0,65 raios do Sol e 0,44 dias. A tabela também deu valores para o período orbital do planeta (18,8 dias) e o tamanho do semi-eixo da elipse orbital (0,1242 au)-estes tinham sido medidos por outros meios.

Também medimos os valores de alguns dos parâmetros de forma diferente. Calculámos o rácio entre o tamanho do planeta e o tamanho da estrela através do escurecimento da estrela durante o trânsito. Conhecendo o tamanho da estrela (0,65 raios solares), pudemos calcular o raio do planeta (2,46 raios terrestres). Usando o período conhecido e a terceira lei de Kepler, calculámos o semi-eixo maior da órbita (0,125 au). Conhecendo o tamanho e a massa do planeta (a massa foi medida usando o método radial, o seu valor é de cerca de 9,7 massas terrestres), podemos calcular a densidade média do planeta (3,6 g cm-3).

Podemos também estimar a temperatura do planeta. A temperatura de equilíbrio do planeta foi calculada assumindo que a estrela irradia luz como um corpo negro, que o planeta absorve parte da luz e reflecte parte dela, e que o planeta irradia parte da energia. Calculámos a temperatura para duas velocidades de rotação diferentes do planeta em torno do seu eixo - lenta e rápida. Assumimos que a temperatura à superfície da estrela é de 4511 K [1]. Para a refletividade ou albedo, adoptámos um valor de 0,1 (uma estimativa aproximada para um mini-Neptuno). Para um planeta de rotação lenta, obtivemos assim uma temperatura de 574 K, e para um planeta de rotação rápida, 483 K. Este último valor é semelhante ao valor fornecido no ficheiro de casos e em [1]. O nosso cálculo é simplificado porque não considerámos a composição e a atmosfera do planeta. Se a atmosfera for mais densa, menos energia será devolvida ao espaço do que se a atmosfera for mais fina. Podemos ver isto quando olhamos para Vénus e comparamos a sua temperatura e atmosfera com a nossa - a da Terra. Também analisámos a distância a que um planeta teria de estar para ter água líquida. De acordo com os pressupostos anteriores, um planeta deve estar a uma distância da estrela pelo menos cinco vezes superior à sua distância atual para ter água líquida (e o mais provável é que tenha de estar ainda mais longe).

TOI-560c é provavelmente um planeta rochoso. Está relativamente próximo da estrela, pelo que a temperatura da sua superfície é demasiado elevada para a existência de água líquida. Não existe outro planeta como este no nosso Sistema Solar. Está quatro vezes mais perto de uma estrela do que Mercúrio está do Sol. Como sabemos, não existem mini-Neptunos no nosso Sistema Solar, mas são frequentemente encontrados à volta de outras estrelas.

Finalmente, analisámos como TOI-560c se compara com outros mini-Neptunos. Obtivemos uma amostra de mini-Neptunos [2], i.e., exoplanetas com raios entre 1,7 e 4 raios terrestres e massas inferiores a 20 massas terrestres [3]. As figuras 4 e 5 mostram as dependências entre período e raio e raio e massa para a amostra. ToI-560c está destacado em vermelho. Verificámos que TOI-560c é um Mini-Neptuno típico com um raio que se desvia do raio médio dos Mini-Neptunos (2,5 raios terrestres) em apenas 2%. O seu período também está próximo da média mas é superior à mediana porque a maioria dos Mini-Neptunos encontrados estão mais perto da estrela (provavelmente devido a um viés observacional). Quando comparamos o raio e a massa, TOI-560c também não se destaca.

As nossas medições podem ser melhoradas. Em particular, não tivemos em conta as incertezas. Anexamos também um ficheiro de caso da nossa análise do planeta.

[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 Conclusões

Depois de completarmos os nossos cálculos, concluímos que o planeta está muito próximo da sua estrela e, dada a sua densidade, é muito provavelmente um planeta rochoso. A sua temperatura à superfície é relativamente elevada, pelo que não se espera que haja água líquida na sua superfície, nem vida tal como a conhecemos. Comparando TOI-560c com uma amostra de mini-Neptunos conhecidos, chegámos à conclusão que TOI-560c é um representante típico dos mini-Neptunos, uma vez que os seus valores para a maioria dos parâmetros estão muito próximos das médias do catálogo. TOI-560c é diferente de qualquer planeta do nosso Sistema Solar.

Ficheiros de apoio:

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