Galeria de proiecte 2023

Cheops_illustration_pillars

Galeria de proiecte 2023

Elevi de liceu din întreaga Europă au devenit detectivi de exoplanete împreună cu ESA și au folosit datele satelitului Cheops pentru a descoperi misterele a două exoplanete: KELT-3b și TOI-560c.

Explorați proiectele de mai jos.

Planeterra

 Câștigătorul premiului pentru cel mai bun proiect
Gymnazium Brno-Bystrc  Brno - Moravia de Sud    Republica Cehă 15 ani, 19 ani   3 / 0

URL-ul extern al proiectului echipei (de exemplu, site web sau PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Youtube Video Link:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM


TOI-560c


Descrierea proiectului TOI-560c:

Într-un sistem solar foarte, foarte îndepărtat... 103 ani lumină mai exact, găsim exoplaneta dorită. După cum sugerează și numele, TOI-560c nu este singura exoplanetă din sistemul său solar. Deși mic, sistemul conține o a doua planetă de aproximativ două ori mai mare, numită TOI-560b. Ambele orbitează în jurul unei stele de tip K, TOI-560, în afara zonei locuibile a sistemului solar.

 

Rezultatele și analiza TOI-560c

Dimensiunea planetei

Am determinat mai întâi diametrul planetei ca fiind de 30550,62 metri, cu o adâncime de tranzit de 0,01372%. Pentru a calcula raza, am folosit mai întâi multiplicatorul Allesfitter de 2,395. Acest lucru ne-a dat o rază de 15.275,3 kilometri. Acum, cu o formulă în care H este diferența de curbă de lumină pe care am luat-o din graficul de măsurare a curbei de lumină a lui Cheops, care a fost de 99,862, ceea ce înseamnă că diferența s-a ridicat la 0,137. De aici am obținut multiplicatorul de 2,646, ceea ce ne-a dat o rază de 16.752,7 km, adică o diferență de aproximativ 10% față de rezultatul primar al Allesfitter.

Lungimea orbitei

Știm că TOI-560c are o perioadă anuală de 18,87 zile terestre, ceea ce înseamnă că anul său este mult mai scurt decât cel de pe Pământ.

În sistemul solar, ambele planete orbitează foarte aproape de steaua lor. Atât de aproape, încât cea mai înaltă orbită este mult mai mică decât orbita lui Mercur din sistemul nostru solar. Din moment ce cunoaștem distanța lui TOI-560c față de steaua sa, putem calcula lungimea orbitei sale ca fiind de 117.106.752,8 km. Iar din această lungime, putem determina viteza orbitală ca fiind de 720.958,63 m/s.

Orbitele celor două planete sunt similare în ceea ce privește înclinarea, care atinge doar o neregularitate de 0,4 din 90°. Ambele planete B și C au o înclinație orbitală foarte asemănătoare, astfel încât putem spune că nu sunt planete călătoare care ar fi ajuns în acest sistem solar și ar fi rămas acolo din cauza atracției gravitaționale, ci mai degrabă că au fost create la un moment foarte asemănător.

 

Sistem solar

TOI-560c nu este singura planetă din sistemul său solar. O a doua planetă orbitează în jurul lui TOI-560. Ambele au fost descoperite folosind metoda tranziției. În plus, TOI-560b și TOI-560c au înclinații aproape identice, la aproape 90 de grade din punctul nostru de vedere, o dovadă în plus că s-au format într-un moment similar în trecut. Există însă câteva diferențe. În principal în ceea ce privește dimensiunea și orbita. TOI-560b are o perioadă orbitală de 6,39 zile, jumătate din cea a lui TOI-560c, potrivit exoplanet.eu. TOI-560b este măsurată ca fiind de 0,249 de mărimea lui Jupiter, în timp ce TOI-560c are doar 0,23. Există, de asemenea, unele diferențe de culori, am făcut câteva ipoteze despre compoziția chimică a TOI-560c care duc direct la schema de culori, totul este menționat în fila "Ipoteze atmosferice". De asemenea, ambele planete se află cu mult în afara zonei locuibile.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

 

Vârsta planetei

Potrivit http://exoplanet.eu/, exoplaneta noastră este destul de tânără, având 750.000.000 de ani. La această vârstă, Pământul se afla încă în era precambriană, ceea ce înseamnă că doar grupurile organice s-au format în celule procariote, din care au evoluat celulele eucariote. Cu toate acestea, în timpul Precambrianului, temperaturile de la suprafață erau doar cu câteva grade peste 0°C.

Dar cum rămâne cu TOI-560c? Temperatura la suprafață a fost măsurată la aproximativ 225 de grade, ceea ce nu reprezintă un mediu foarte locuibil în comparație cu Pământul. Deși am putea specula cu privire la celulele termofile cu pereți celulari foarte groși care s-au adaptat la aceste temperaturi. De exemplu, în apropierea vulcanului Kavachi de pe Pământ, temperaturile apei ating aproximativ 68 °C, iar rechinii încă trăiesc acolo. Dar pentru TOI-560C, ne-am limitat sugestiile la organisme mici, în funcție de conținutul și presiunea atmosferică.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

 

Ipoteze atmosferice

Diferența dintre o definiție de mini-neptun și una de suprapământean este foarte mică aici. Am formulat trei ipoteze cu privire la compoziția lui TOI-560c, în funcție de elementele din care este alcătuit și, de asemenea, în funcție de grosimea fiecărui strat.

Ipoteza 1:

În această ipoteză, ne-am gândit la nucleul planetei ca fiind hidrogen, acționând ca un material solid. Miezul ar avea un diametru de 8.000 de kilometri. Ar putea exista apă? Da, ar putea fi. La presiunea exactă de 246 MPa, care ar permite ca apa să fie în stare lichidă. Dacă ne-am gândi la atmosfera superioară ca fiind asemănătoare cu cea a lui Neptun, aceasta ar fi o opțiune viabilă, dar densitatea lui TOI-560c ar depăși densitatea măsurată de noi. Așa că ne-am gândit la un nou element sau compus care s-ar afla în atmosferă. Această substanță chimică ar fi puțin mai densă decât hidrogenul, heliul, metanul și amoniacul care alcătuiesc împreună atmosfera lui Neptun.

Ipoteza 2:

În această ipoteză, ne-am gândit că miezul va fi din aluminiu. Atmosfera ar fi formată din heliu și hidrogen. Cu o presiune de 26 MPa, am putea vedea apă acolo, cu un avantaj față de ipoteza 1 în sensul că presiunea ar fi semnificativ mai mică, creând condiții mult mai potrivite pentru orice sondă care ar putea fi trimisă acolo. De asemenea, am presupus că diametrul razei este de 5.200 km pentru a se potrivi cu toate conexiunile și cu densitatea. În acest caz, atmosfera ar putea fi mai densă decât în ipoteza 1, deoarece miezul nu ocupă atât de mult spațiu.

Ipoteza 3:

În acest din urmă caz, atmosfera ar fi formată din heliu și hidrogen. Principala diferență constă în miez, care ar conține litiu cu un strat de fosfor. Aceasta ar fi o sursă excelentă pentru bateriile cu litiu. Cu toate acestea, am vrut să scădem presiunea, așa că ne-am gândit să lăsăm apa în afara acestei ipoteze. Fără apă, presiunea ar putea fi de 13,6 kPa, cea mai mică dintre toate opțiunile. După multe calcule, am estimat că diametrul nucleului este de 6.202,7 km.

Culoarea planetei

Conform www.exoplanets.nasa.gov și www.exoplanet.eu, TOI-560c este reprezentat în portocaliu. Cu toate acestea, deoarece TOI-560 este o stea de tip K4V, iar TOI-560c are o atmosferă subțire, credem că această culoare poate fi cauzată de culoarea stelei și de lumina pe care o emite. Deoarece TOI-560 are o culoare portocalie strălucitoare, această culoare s-ar reflecta pe TOI-560c.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Exoplanet-catalog - Explorarea exoplanetelor: Planete dincolo de sistemul nostru solar. (n.d.). Explorarea exoplanetelor: Planete dincolo de sistemul nostru solar. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

 

 

Când va avea loc următorul tranzit?

Am aflat că ultimul tranzit a avut loc pe 5 iunie 2023 și a început la ora 1:28 și a durat până la 5:04. De aici și din alte date am calculat că următorul va avea loc pe 23 iunie de la 22:35 până pe 24 iunie la ora 2:11. Iar pe 24 iunie, TOI-560C se va afla în centrul ipotetic al TOI-560, sau cel puțin așa se vede din punctul nostru de vedere.

Comparație între planete

TOI-560c
Pământ
Neptun
KELT-3b

Masa
5,79303425 kg
5,97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Radius
15.275,3 km
6,371 km
24,622 km
93,191 km

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

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

Temperatura
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Perioada orbitală
18.87 zile
365 de zile
60,265 zile
2.7 zile

Distanța dintre stele
0,124 au
1 au
30 au
0.041 au

 

Comparație între stele

TOI-560
Sun

Vârsta
750 milioane
 3,853 milioane de euro

Masa

 27 %

Radius
452,200 km
35 %

Tipul de stea
K4V
G2V

Temperatura
4,240
30 %

Magnitudine
9.67
4,84 (deci mai multă luminozitate)

 

Comparații Allesfitter

Cea mai mare diferență pe care am măsurat-o a fost cea a razei. Am încercat mai întâi să folosim multiplicatorul Allesfitter de 2,395. Dar când am folosit formula adâncimii de tranzit, am obținut un multiplicator de 2,646 și, prin urmare, o rază de 16,752 km în loc de 15,275 km.

Următoarea diferență a fost în ceea ce privește distanța, unde noi am calculat-o la 0,1245 au, dar Allesfitter a obținut doar 0,124 au.

 

Echipa Planeterra

Realizat de: Karel, Simon și Tom


TOI-560c Concluzii

În cele din urmă, credem că cel mai probabil scenariu pentru TOI-560c este că atmosfera este destul de subțire, dar există suficientă gravitație pentru a o menține în poziție. Presiunile ridicate par, de asemenea, nepotrivite, astfel încât credem că absența apei este corectă, la fel ca și existența vieții la suprafața planetei.

 

Surse: 

Despre - Hack an exoplanet, [fără dată]. Online. Disponibil la: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Catalogul exoplanetelor | Descoperire - Explorarea exoplanetelor: Planete dincolo de sistemul nostru solar, [fără dată]. Explorarea exoplanetelor: Planete dincolo de sistemul nostru solar. Online. Disponibil la: https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/
MUFTI, Mohammed El, 2021. TOI 560 : Two Transiting Planets Orbiting a K Dwarf Validated with iSHELL, PFS and HIRES RVs. arXiv.org. Online. 26 decembrie 2021. Disponibil la: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Enciclopedia Planetelor Extrasolare - Diagrame. (n.d.). http://exoplanet.eu/diagrams/

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
TOI-560 c, [fără dată]. Online. Disponibil la: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html
 


Fișiere justificative:

Toate proiectele