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.
C/2022 E3 ZTF
Câștigătorul premiului pentru cel mai bun proiect
Sala de gimnastică Na Vítězné pláni Praga - Praga Republica Cehă 18 ani, 17 ani 2 / 2
https://hacktoi560c.blogspot.com/
TOI-560c
Descrierea proiectului TOI-560c:
Suntem doi adolescenți de liceu și am decis să ne înscriem la Hackathon Praga pentru că amândoi suntem interesați de astronomie și spațiu, iar acesta părea un proiect foarte frumos și o oportunitate bună.
Hackathon-ul a avut loc la Planetariul din Praga și a durat 24 de ore, timp în care am analizat date despre exoplaneta TOI-560 c. Am formulat ipoteze, am căutat mai multe date despre exoplanetă și am numărat și verificat ipotezele noastre. Au fost 12 echipe din întreaga Cehia și organizatori care au fost pregătiți să ne ajute.
Rezultatele și analiza TOI-560c
Am investigat date de bază despre exoplaneta TOI-560 c, cum ar fi raza, densitatea, distanța față de steaua sa etc.
După ce am aflat mai multe despre exoplanetă, ne-am concentrat pe întrebarea dacă ar putea exista sau nu viață pe ea. Am cercetat dacă TOI-560 c ar putea menține o atmosferă, dacă ar avea una. Și ne-am concentrat, de asemenea, asupra caracteristicilor stelei sale, de exemplu, luminozitatea și fluxul spectral, pentru a afla mai multe despre condițiile de pe planetă.
A fost o experiență interesantă și am dori să vă prezentăm călătoria și concluziile noastre în paragrafele de mai jos.
Primele cinci calcule au fost sarcini obligatorii, celelalte le-am făcut noi înșine.
Adâncimea de tranzit
La început, am primit date cu valorile procentuale ale luminii provenite de la steaua TOI-560 în timpul tranzitului exoplanetei, înregistrate de satelitul Cheops. Folosind parametrii razei planetei și timpul de la mijlocul tranzitului (știam deja raza stelei) am creat o curbă aproximativă de scădere a luminozității în programul Allesfitter. Acest lucru ne-a oferit, de asemenea, raza aproximativă a exoplanetei. Programul a evaluat curba noastră și a determinat cât de precisă a fost și am obținut o valoare reală pentru a o compara. Ca urmare, am văzut că estimarea noastră a adâncimii de tranzit avea o deviație de 2,6% față de Allesfitter. Programul ne-a oferit, de asemenea, mai multe informații, cum ar fi perioada orbitală. (Curba de lumină și histogramele sunt atașate în fișierul #1 și #2).
Radius
Am folosit adâncimea de tranzit pentru a număra raza planetei. Rezultatul acestui calcul ne-a dat o rază de 15.679,25137 kilometri. (Întregul calcul este atașat în fișierul #3.)
Perioada orbitală
Următoarea sarcină a fost de a răspunde la întrebarea când va avea loc următorul tranzit al planetei în jurul stelei sale. Pentru acest calcul, am presupus că 23 ianuarie la ora 13:12, când Cheops a observat TOI-560, a fost începutul tranzitului. Deoarece perioada orbitală durează 18,8797 zile, am calculat că următorul tranzit va avea loc vineri, 23 iunie, la ora 14:06, ceea ce înseamnă exact 12,0376 zile de la data la care am făcut calculele (duminică, 11 iunie).
Distanța orbitală
Pentru a calcula distanța orbitală a lui TOI-560 c față de steaua sa, am folosit o formulă bazată pe a treia lege a lui Kepler. Puteți găsi această formulă și întregul proces de calcul atașat în al patrulea fișier. Rezultatul calculului ne-a oferit o distanță de 3.586.728.628 km.
Apă lichidă
După aceea, ne-am concentrat asupra întrebărilor legate de temperatura, apa lichidă și habitabilitatea exoplanetei. Aveam informații că temperatura era de 225 ± 15°C. Apa este lichidă între 0°C și 100°C, în funcție de presiunea atmosferică. Am căutat pe Google un grafic al stării apei în funcție de presiune și temperatură și am aflat că presiunea trebuie să fie de cel puțin 1 MPa pentru ca apa să fie lichidă. Pe Pământ, avem o presiune de 1 MPa la o adâncime de 91,89 metri (inclusiv presiunea atmosferică) și la 102,24 metri (fără presiune atmosferică). De asemenea, presiunea noastră atmosferică este de 101.300 Pa cu o constantă de gravitație de 9,81. Dacă TOI-560 c ar avea aceeași atmosferă ca și Pământul, presiunea atmosferică ar fi de 163.464 Pa datorită gravitației sale de 1,62 ori mai puternice. Această valoare am calculat-o folosind raza și masa planetei (masa a fost specificată în instrucțiuni). În urma calculului (fișier #5), am ajuns la concluzia că atmosfera planetei TOI-560 c ar trebui să fie de 6,12 ori mai mare sau mai densă decât cea a Pământului pentru a avea apă în stare lichidă.
Volum și densitate
Ultima sarcină obligatorie a fost să calculăm densitatea TOI-560 c. Am folosit formula ρ=M/V. Știam deja că masa planetei era de aproximativ 9,70 * masa Pământului. Dar nu cunoșteam volumul. Am folosit o formulă simplă care presupune că planeta este perfect rotundă - 4/3*π*R3. Astfel, am știut că volumul este de 1,6146 * 1023 km3. Apoi am calculat că densitatea este de 3,587786, care este de 1,5 ori mai mică decât densitatea Pământului (5,51). Dar este de peste două ori mai mare decât densitatea lui Neptun. De aici, putem concluziona că TOI-560 c nu este o planetă gazoasă, dar nici nu este din material greu. Densitatea sa este similară cu cea a planetei Marte (3,93), astfel încât este posibil ca aceasta să aibă o structură similară cu cea a planetei Marte. (Calculele sunt atașate în fișierul #3)
Viața
Când am terminat sarcinile obligatorii, am decis să ne întoarcem la problema vieții. Am stabilit patru categorii de condiții pentru prezența vieții:
magnetosfera
apă lichidă
atmosferă (cu oxigen și ozon)
căldură (temperatură) și lumină
Cu informațiile disponibile în prezent, oamenii de știință nu pot fi siguri că TOI-560 c are o magnetosferă. Ar trebui să aibă un miez metalic. Având în vedere că are o structură similară cu cea a planetei Marte, putem presupune că acest lucru nu este probabil. Dacă ar fi avut miezul metalic, restul planetei ar fi trebuit să fie alcătuit din gaz - să fie extrem de ușoară pentru a se potrivi cu densitatea medie a planetei. Cu toate acestea, nu putem trage nicio concluzie cu certitudine în această privință.
Am scris despre apa lichidă în paragraful anterior.
Primul lucru pe care trebuie să-l știm legat de atmosferă este dacă TOI-560 c are o gravitație suficient de puternică pentru a putea menține o atmosferă. Am presupus că da, dar am făcut câteva calcule pentru a fi siguri (acestea sunt atașate în fișierul #6). Viteza de evadare pe care trebuie să o aibă orice obiect care vrea să părăsească suprafața lui TOI-560 c este de 22,25 km*s-1, iar molecula H2 are o viteză medie pătratică de 2.491,51 m*s-1 (fișierul 7). Viteza de evadare este mult mai mare decât viteza medie pătrată, astfel încât TOI-560 c poate menține chiar și cele mai rapide molecule H2. Un alt lucru este ozonul O3 și oxigenul O2. Pe baza datelor disponibile nu putem afla nimic despre structura atmosferei ipotetice. Dar telescopul HARPS cu spectrograful său este capabil să confirme existența atmosferei și chiar să detecteze structura acesteia.
Lumina și căldura de pe TOI-560 c sunt furnizate de steaua sa TOI-560. De fapt, TOI-560 este de două ori mai mare decât soarele. Luminozitatea soarelui este de 3,827*1026 W, iar luminozitatea lui TOI-560 este de 6,04429*1029 W. Fluxul spectral depinde, de asemenea, de distanța obiectului față de stea. Și deoarece distanța orbitală a TOI-560 c față de steaua sa este de aproximativ 0,1249 UA, fluxul spectral este de 13,681,47386 W*m-2, care este de 10 ori mai mare decât fluxul spectral al soarelui de pe Pământ. (Calculele sunt atașate în fișierul #8)
Habitabilitatea depinde de distanța orbitală față de stea. Dacă Pământul ar fi fost prea aproape sau prea departe de Soare, nu ar fi existat apă lichidă și nici viață. Dar nu știm cât de mult este afectată temperatura planetei de atmosfera ipotetică și cât de mult de distanță. Cu toate acestea, putem calcula zonele locuibile și să neglijăm atmosfera.
TOI-560c Concluzii
Acum că știm mai multe despre planetă și condițiile sale, o putem compara cu planetele din sistemul solar (grafice din fișierul #9). În unele aspecte, planeta este asemănătoare cu planetele stâncoase, dar în altele cu giganții gazoși. Este foarte puțin probabil să existe viață aici din cauza temperaturii ridicate și a distanței mici față de stea (există radiații de la stea). Ar fi util să avem mai multe informații despre structura exoplanetei și despre atmosfera acesteia, dacă are o atmosferă. Telescopul HARPS ar putea oferi informații valoroase cu privire la diferitele aspecte ale atmosferei.
Fișiere justificative:
