Projekt Galéria 2023

Abakus

 Víťaz ceny za najlepší projekt
Univerzita v Novej Gorici  Ajdovščina -    Slovinsko 16 rokov, 17 rokov   2 / 2

TOI-560c

Opis projektu TOI-560c:

V rámci projektu Hack an Exoplanet sme analyzovali dve exoplanéty a bližšie sa pozreli na exoplanétu TOI-560c. Exoplanéty sú planéty obiehajúce okolo iných hviezd mimo našej slnečnej sústavy. Ich vlastnosti (veľkosť, hmotnosť, obežná dráha) sa merajú pomocou údajov získaných z astronomických pozorovaní. Analyzovali sme údaje zo satelitu CHEOPS (ESA), ktorý pozoroval prechod exoplanéty cez jej hostiteľskú hviezdu, počas ktorého čiastočne blokovala svetlo hviezdy. Pomocou online nástroja allesfitter a vlastnej analýzy sme zistili, že planéta patrí do triedy mini-Neptún a že jej vlastnosti sa výrazne nelíšia od známej populácie mini-Neptún. Planéta má skalnaté jadro. Okolo svojej hviezdy obieha v relatívne malej vzdialenosti a teplota jej povrchu presahuje hranicu pre existenciu kvapalnej vody. Život, ako ho poznáme, preto na TOI-560c nemôže existovať.

TOI-560c Výsledky a analýza

Našu analýzu sme začali prístupom k webovému nástroju allesfitter. Aplikácia poskytla údaje z pozorovania priechodu. Aplikácia nám tiež umožnila fitovať model na údaje, čím sme získali hodnoty niektorých parametrov exoplanéty a jej dráhy. Najprv sme ručne upravili polomer planéty, polomer hviezdy a čas stredu prechodu, aby sme odhadli model, ktorý najlepšie zodpovedá svetelnej krivke. Nástroj potom použil algoritmus na nájdenie najlepšieho modelu pre tranzit. Na obrázku 1 sú znázornené údaje prekryté rodinou najlepších modelov (červená farba) a naším počiatočným odhadom (sivá farba). Histogramy najpravdepodobnejších hodnôt polomeru planéty, polomeru hviezdy a času v polovici tranzitu sú zobrazené na obrázku 2 a hodnoty vrátane neistôt sú uvedené v tabuľke (obrázok 3). Najpravdepodobnejšie hodnoty sú 2,39 polomeru Zeme, 0,65 polomeru Slnka a 0,44 dňa. V tabuľke sa uvádzajú aj hodnoty obežnej doby planéty (18,8 dňa) a veľkosti poloosi obežnej elipsy (0,1242 au) - tie boli namerané inými spôsobmi.

Hodnoty niektorých parametrov sme tiež merali odlišne. Pomer medzi veľkosťou planéty a veľkosťou hviezdy sme vypočítali prostredníctvom stmavnutia hviezdy počas tranzitu. Ak sme poznali veľkosť hviezdy (0,65 polomeru Slnka), mohli sme vypočítať polomer planéty (2,46 polomeru Zeme). Pomocou známej periódy a tretieho Keplerovho zákona sme vypočítali poloos dráhy (0,125 au). Ak poznáme veľkosť a hmotnosť planéty (hmotnosť bola meraná radiálnou metódou, jej hodnota je približne 9,7 hmotnosti Zeme), môžeme vypočítať priemernú hustotu planéty (3,6 g cm-3).

Môžeme tiež odhadnúť teplotu planéty. Rovnovážnu teplotu planéty sme vypočítali za predpokladu, že hviezda vyžaruje svetlo ako čierne teleso, planéta časť svetla pohlcuje a časť odráža a časť energie planéta vyžaruje. Teplotu sme vypočítali pre dve rôzne rýchlosti rotácie planéty okolo jej osi - pomalú a rýchlu. Predpokladali sme, že teplota na povrchu hviezdy je 4511 K [1]. Pre odrazivosť alebo albedo sme prijali hodnotu 0,1 (približný odhad pre mini Neptún). Pre pomaly rotujúcu planétu sme tak získali teplotu 574 K a pre rýchlo rotujúcu planétu 483 K. Druhá hodnota je podobná hodnote uvedenej v súbore prípadov a v [1]. Náš výpočet je zjednodušený, pretože sme nebrali do úvahy zloženie planéty a jej atmosféru. Ak je atmosféra hustejšia, do vesmíru sa vráti menej energie, ako keď je atmosféra redšia. Vidíme to, keď sa pozrieme na Venušu a porovnáme jej teplotu a atmosféru s našou - zemskou. Pozreli sme sa aj na to, ako ďaleko by musela byť planéta, aby mala kvapalnú vodu. Podľa uvedených predpokladov musí byť planéta od hviezdy vzdialená aspoň päťnásobok jej súčasnej vzdialenosti, aby mala kvapalnú vodu (a skôr by musela byť ešte ďalej).

TOI-560c je pravdepodobne skalnatá planéta. Nachádza sa relatívne blízko hviezdy, takže jej povrchová teplota je príliš vysoká na to, aby na nej mohla byť kvapalná voda. V našej slnečnej sústave sa nenachádza žiadna iná planéta, ktorá by jej bola podobná. Je štyrikrát bližšie k hviezde ako Merkúr k Slnku. Ako vieme, v našej Slnečnej sústave sa nenachádzajú žiadne mini-Neptúny, ale často sa vyskytujú okolo iných hviezd.

Nakoniec sme sa pozreli na porovnanie TOI-560c s ostatnými mini-neptúnmi. Získali sme vzorku minineptún [2], t. j. exoplanét s polomermi medzi 1,7 a 4 polomermi Zeme a hmotnosťami menšími ako 20 hmotností Zeme [3]. Na obrázkoch 4 a 5 sú znázornené závislosti medzi periódou a polomerom a polomerom a hmotnosťou pre túto vzorku. ToI-560c je zvýraznená červenou farbou. Zistili sme, že TOI-560c je typický Mini-Neptún s polomerom, ktorý sa odchyľuje od priemerného polomeru Mini-Neptúnov (2,5 polomeru Zeme) len o 2%. Jeho perióda je tiež blízka priemeru, ale vyššia ako medián, pretože väčšina nájdených Mini-Neptún je bližšie k hviezde (pravdepodobne v dôsledku pozorovacieho skreslenia). Pri porovnaní polomeru a hmotnosti TOI-560c tiež nevyniká.

Naše merania by sa mohli zlepšiť. Najmä sme nezohľadnili neistoty. Pripájame aj prípadový súbor našej analýzy planéty.

[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 Závery

Po dokončení výpočtov sme dospeli k záveru, že planéta sa nachádza veľmi blízko svojej hviezdy a vzhľadom na jej hustotu ide pravdepodobne o kamennú planétu. Má pomerne vysokú povrchovú teplotu, takže na jej povrchu neočakávame žiadnu kvapalnú vodu a ani život, ako ho poznáme. Porovnaním TOI-560c so vzorkou známych minineptún sme dospeli k záveru, že TOI-560c je typickým predstaviteľom minineptún, pretože jej hodnoty väčšiny parametrov sú veľmi blízke priemerným hodnotám z katalógu. TOI-560c sa nepodobá na žiadnu inú planétu v našej slnečnej sústave.

Sprievodné súbory:

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