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.
Abakus
Câștigătorul premiului pentru cel mai bun proiect
Universitatea din Nova Gorica Ajdovščina - Slovenia 16 ani, 17 ani 2 / 2
TOI-560c
Descrierea proiectului TOI-560c:
Ca parte a proiectului Hack an Exoplanet, am analizat două exoplanete și am analizat mai îndeaproape exoplaneta TOI-560c. Exoplanetele sunt planete care orbitează în jurul altor stele în afara sistemului nostru solar. Proprietățile lor (dimensiune, masă, orbită) sunt măsurate cu ajutorul datelor obținute în urma observațiilor astronomice. Am analizat datele provenite de la satelitul CHEOPS (ESA), care a observat trecerea unei exoplanete peste steaua gazdă, în timpul căreia aceasta a blocat parțial lumina stelei. Utilizând instrumentul online allesfitter și propria noastră analiză, am constatat că planeta aparține clasei mini-Neptunelor și că proprietățile sale nu diferă semnificativ de populația cunoscută de mini-Neptune. Planeta are un nucleu stâncos. Ea orbitează în jurul stelei sale la o distanță relativ mică, iar temperatura de la suprafață depășește limita de existență a apei lichide. Prin urmare, viața, așa cum o cunoaștem noi, nu poate exista pe TOI-560c.
Rezultatele și analiza TOI-560c
Am început analiza noastră prin accesarea instrumentului web allesfitter. Aplicația a furnizat date de observare a pasajului. Aplicația ne-a permis, de asemenea, să ajustăm un model la date, oferindu-ne valori pentru unii dintre parametrii exoplanetei și pentru orbita acesteia. În primul rând, am ajustat manual raza planetei, raza stelei și momentul punctului median al tranzitului pentru a ghici modelul care se potrivește cel mai bine cu curba de lumină. Instrumentul a folosit apoi un algoritm pentru a găsi cel mai bun model pentru tranzit. Figura 1 prezintă datele, suprapuse cu familia celor mai bune modele (roșu) și cu presupunerea noastră inițială (gri). Histogramele celor mai probabile valori pentru raza planetei, raza stelei și timpul la mijlocul tranzitului sunt prezentate în figura 2, iar valorile, inclusiv incertitudinile, sunt prezentate în tabel (figura 3). Cele mai probabile valori sunt 2,39 raze terestre, 0,65 raze solare și 0,44 zile. Tabelul a oferit, de asemenea, valori pentru perioada orbitală a planetei (18,8 zile) și mărimea semiaxei elipsei orbitale (0,1242 au) - acestea au fost măsurate prin alte mijloace.
De asemenea, am măsurat valorile unora dintre parametri în mod diferit. Am calculat raportul dintre dimensiunea planetei și dimensiunea stelei prin intermediul întunecării stelei în timpul tranzitului. Cunoscând dimensiunea stelei (0,65 raze solare), am putut calcula raza planetei (2,46 raze terestre). Utilizând perioada cunoscută și a treia lege a lui Kepler, am calculat axa semi-majoră a orbitei (0,125 au). Cunoscând dimensiunea și masa planetei (masa a fost măsurată prin metoda radială, valoarea ei fiind de aproximativ 9,7 mase terestre), putem calcula densitatea medie a planetei (3,6 g cm-3).
De asemenea, putem estima temperatura planetei. Temperatura de echilibru a planetei a fost calculată presupunând că steaua radiază lumină ca un corp negru, că planeta absoarbe o parte din lumină și reflectă o parte din ea și că planeta radiază o parte din energie. Am calculat temperatura pentru două viteze diferite de rotație a planetei în jurul axei sale - lentă și rapidă. Am presupus că temperatura la suprafața stelei este de 4511 K [1]. Pentru reflectivitate sau albedo, am adoptat o valoare de 0,1 (o estimare aproximativă pentru o mini-Neptun). Pentru o planetă care se rotește încet, am obținut astfel o temperatură de 574 K, iar pentru o planetă care se rotește rapid, 483 K. Această din urmă valoare este similară cu cea furnizată în fișierul de caz și în [1]. Calculul nostru este simplificat, deoarece nu am luat în considerare compoziția și atmosfera planetei. Dacă atmosfera este mai densă, mai puțină energie se va întoarce în spațiu decât dacă atmosfera este mai subțire. Putem observa acest lucru atunci când ne uităm la Venus și comparăm temperatura și atmosfera acesteia cu a noastră - a Pământului. Am analizat, de asemenea, cât de departe ar trebui să fie o planetă pentru a avea apă lichidă. Conform ipotezelor de mai sus, o planetă trebuie să se afle la o distanță de cel puțin cinci ori mai mare decât cea la care se află în prezent față de stea pentru a avea apă lichidă (și, cel mai probabil, ar trebui să fie chiar mai departe).
TOI-560c este probabil o planetă stâncoasă. Se află relativ aproape de stea, astfel încât temperatura de la suprafață este prea ridicată pentru a avea apă lichidă. Nu există nicio altă planetă asemănătoare în sistemul nostru solar. Este de patru ori mai aproape de stea decât este Mercur de Soare. După cum știm, nu există mini-Neptune în sistemul nostru solar, dar acestea se găsesc adesea în jurul altor stele.
În cele din urmă, am analizat modul în care TOI-560c se compară cu alte mini-Neptune. Am obținut un eșantion de mini-Neptune [2], adică exoplanete cu raze între 1,7 și 4 raze terestre și mase mai mici de 20 de mase terestre [3]. Figurile 4 și 5 prezintă dependențele dintre perioadă și rază și rază și masă pentru eșantion. ToI-560c este evidențiată cu roșu. Am constatat că TOI-560c este o Mini-Neptun tipică, cu o rază care se abate de la raza medie a Mini-Neptunelor (2,5 raze terestre) cu doar 2%. Perioada sa este, de asemenea, apropiată de medie, dar mai mare decât mediana, deoarece majoritatea Mini-Neptunelor descoperite sunt mai aproape de stea (probabil din cauza influenței observaționale). Atunci când se compară raza și masa, nici TOI-560c nu iese în evidență.
Măsurătorile noastre ar putea fi îmbunătățite. În special, nu am luat în considerare incertitudinile. Atașăm, de asemenea, un fișier de caz al analizei noastre a planetei.
[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 Concluzii
După finalizarea calculelor noastre, am ajuns la concluzia că planeta se află foarte aproape de steaua sa și, având în vedere densitatea sa, este cel mai probabil o planetă stâncoasă. Are o temperatură de suprafață relativ ridicată, așa că nu ne așteptăm să existe apă lichidă la suprafață și nici viață așa cum o cunoaștem. Comparând TOI-560c cu un eșantion de mini-Neptune cunoscute, am ajuns la concluzia că TOI-560c este un reprezentant tipic al mini-Neptunelor, deoarece valorile sale pentru majoritatea parametrilor sunt foarte apropiate de mediile din catalog. TOI-560c nu seamănă cu nicio altă planetă din sistemul nostru solar.
Fișiere justificative:
