Galeria de projectos 2023

JOVAAS

 Vencedor do prémio de melhor projeto
Sociedade Astronómica de Sabadell  Sabadell - Catalunha    Espanha 18 anos, 17 anos, 16 anos   4 / 1

TOI-560c

Descrição do projeto TOI-560c:

Como parte da Hack an Exoplanet Hackathon, analisámos dados fornecidos pela ESA para investigar o exoplaneta TOI-560c. Através da análise de curvas de luz de trânsito ajustadas fornecidas pelo telescópio CHEOPS, descobrimos que o TOI-560c tem um raio de 2,66 vezes a Terra e uma massa de 9,70 massas terrestres. Isto revela que este exoplaneta é do tipo super-Terra. Além disso, obtivemos um período orbital de 18,88 dias através de um ajuste automático da curva de luz do trânsito, facilitado pelo software Allesfitter. Posteriormente, utilizámos a terceira lei de Kepler para calcular a distância entre TOI-560c e a sua estrela hospedeira. Os nossos resultados indicam uma distância de 0,125 UA, o que indica que a possibilidade de encontrar água líquida na sua superfície é muito baixa, dadas as suas temperaturas quentes de cerca de 225ºC. Finalmente, calculámos a densidade do planeta através da fórmula da densidade. Isto permitiu-nos estimar que TOI-560c tem uma densidade de aproximadamente 3,89 g/cm^3. Esta determinação da densidade indica que o planeta é ligeiramente mais leve do que Marte mas mais denso do que os gigantes gasosos presentes no nosso próprio sistema solar. Devido aos valores que obtivemos para a densidade do TOI-560c, especulamos que é composto por materiais rochosos como o ferro ou o carbono.

Resultados e análise do TOI-560c

Com todos os dados fornecidos, a nossa equipa resolveu com sucesso o mistério do Toi-560c. Em primeiro lugar, ajustámos a curva de luz do trânsito fornecida no Allesfitter para obter informações sobre a estrela e o planeta. Depois de obtermos os dados do Allesfitter, iniciámos a análise dos resultados.
Tamanho
A primeira coisa que fizemos foi calcular o raio do Planet, seguindo a seguinte fórmula:
Profundidade de trânsito (%) = (π R_planeta^2) / (π R_estrela^2) * 100
Encontrámos a profundidade de trânsito no gráfico fornecido pela Allesfitter. O valor da profundidade de trânsito é 0,14%.

Fig.1 Tabela de curvas de luz de trânsito do TOI-560c

Isolámos o raio do planeta da seguinte forma:
R_TOI-560c = √ (Profundidade de trânsito (%) * R_star^2 / 100) = √ (0,14 * (0,65 * R_sun)^2 / 100)= √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100)
Após a substituição, obtivemos os seguintes resultados:

R_TOI-560c = √ (0,14 * (4,53792 x 10^8 m)^2 / 100) = 1,697934189... x 10^7 m ≈ 2,66 R_terra

Com estes resultados concluímos que TOI-560c é uma super-Terra porque o seu raio é mais ou menos duas vezes maior do que o raio da Terra.

 
Período orbital e distância
Podemos encontrar o valor do período orbital numa tabela fornecida pela Allesfitter e precisamos de converter dias em segundos.

Fig.2 Tabela com informações fornecidas pelo acessório no Allesfitter.
T = 18,8797 dias = 1,6312 x 10^6 s
Precisamos de utilizar a massa da estrela nesta fórmula e também deve estar em quilogramas. Podemos encontrar a massa da estrela no ficheiro do caso.

Fig.3 Informações sobre a estrela encontradas no ficheiro do processo
M = 0,73 * M_sol = 1,4515 x 10^30 kg
O passo seguinte foi calcular a distância à sua estrela. Para resolver esse problema utilizámos a 3ª Lei de Kepler:
T^2 = (4π^2 / GM) * d^3
Em seguida, isolámos a distância da fórmula:
d^3 = T^2 * (GM / 4π^2)
Depois de alterarmos estas unidades, substituímos os valores e obtivemos o resultado seguinte:
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
Com esta informação, concluímos que este planeta é potencialmente inabitável devido à curta distância a que se encontra da sua estrela. Esta distância implica temperaturas muito quentes e uma possibilidade muito baixa de encontrar água líquida.

 
Temperatura e habitabilidade 
Como podemos ver neste diagrama, o TOI-560c tem temperaturas superiores a 200ºC. No dossier do processo, está escrito que a temperatura é mais ou menos 225ºC.

Fig. 4 Diagrama com as temperaturas e distâncias às suas estrelas dos diferentes planetas encontrados no vídeo da Etapa 4.

Esta temperatura pode ser causada pela proximidade da sua estrela, estando apenas a 0,125 UA, como calculámos anteriormente. É por isso que consideramos este planeta inabitável, porque o seu calor extremo torna muito difícil a existência de água líquida e não conseguimos resistir ao calor e à radiação emitida pela estrela a esta distância.

 
Densidade e composição
A última coisa que tínhamos de verificar era a densidade e a composição da estrela.

Antes de mais, tínhamos a fórmula da densidade:
ρ = MV
De seguida, substituímos a massa pela massa do planeta e o volume pelo volume do planeta.
ρ_planeta = M_planeta / (4πR_planeta^3 / 3) = 9,70*M_terra / (4π (1,697934189 x 10^7 m) / 3) = 3,89281 x 10^3 kg / m^3
ρ_TOI-560c = 3,89281 g / cm^3
Podemos ver que a densidade do TOI-560c é um pouco mais leve do que a densidade de Marte, sendo este segundo de 3,93 g/cm3.

Como diz o ficheiro do caso, supomos que TOI-560c é um mini-Neptuno ou uma super-Terra, mas não podemos confirmar a sua composição. No entanto, se olharmos para a composição deste tipo de planeta, podemos esperar que TOI-560c seja um planeta rochoso, formado principalmente por silício e oxigénio. Estes elementos podem ser acompanhados por outros, incluindo alumínio, ferro, magnésio ou cálcio.

TOI-560c Conclusões

Para concluir, podemos afirmar que TOI-560c não é habitável para nós devido à sua temperatura quente, provavelmente causada pela curta distância à sua estrela. O seu período orbital é muito mais rápido que o de Mercúrio, e a sua densidade é um pouco inferior à de Marte. Tem um raio de quase duas vezes e meia o raio terrestre e uma massa de quase metade da massa de Neptuno. Não podemos saber exatamente a sua composição, parece que é um planeta do tamanho de um mini-Neptuno, mas deduzimos que é basicamente formado por rochas, uma vez que as rochas têm tipicamente uma densidade de 2,5 ∼ 3 g / cm^3, pelo que supomos que é composto por rochas e um pequeno núcleo metálico até que se possam obter dados sobre a composição.

Ficheiros de apoio:

• Fig2.png
• Fig3.png
• Fig4.png
• Fig1-1.png
• primeira página-1.png