Projekt Galéria 2023
Študenti stredných škôl z celej Európy sa v spolupráci s ESA stali detektívmi exoplanét a pomocou údajov zo satelitu Cheops odhalili záhady dvoch exoplanét: KELT-3b a TOI-560c.
Preskúmajte nižšie uvedené projekty.
Ústav Českolipská
Víťaz ceny za najlepší projekt
Gymnázium Českolipská 373 Praha - Česká republika 18 rokov 3 / 1
http://cva.ceskolipskaesports.com
TOI-560c
Opis projektu TOI-560c:
Náš projekt sa sústredil na to, aby sme o exoplanéte zistili čo najviac, porovnali ju s našimi planétami a inými známymi exoplanétami a sprístupnili ju verejnosti.
Použili sme údaje z krivky svetelného tranzitu a niektoré informácie, ktoré nám poskytli organizátori (hmotnosť planéty a Slnka). Použili sme známe vzorce na určenie všetkých orbitálnych charakteristík planéty a na predpovedanie jej vonkajších charakteristík, ako je možnosť existencie mesiaca atď.
Naším hlavným výstupom je plagát (v súboroch) a webová stránka podobná wiki (odkaz na ňu je tu a na webovej stránke našich projektov), ktoré sú ľahko zrozumiteľné pre širokú verejnosť.
TOI-560c Výsledky a analýza
Vypočítané Rp: 2,50492577 Re
Objem = 40,9 Ve (4,46e13 m3)
Hmotnosť = 9,70 +-1,8 Me
Hustota = 3,9 g/cm3
Doba obehu = 18,87 dňa
Stredná vzdialenosť od slnka: 0,12 AU
Maginitude= 7.7 (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac9834#ajac9834s2)
Orbitálna rýchlosť = 248 064 Km/h
Čas prepravy = 3,7 h
Dráha pred Slnkom = 339 564 km
Parameter dopadu zo Zeme = 0,21 -> 88147 km
hustá vodíkovo-héliová atmosféra, pravdepodobne s hlbokými vrstvami ľadu, hornín alebo kvapalných oceánov - z vody, amoniaku, zmesi oboch alebo ťažších prchavých látok
Informácie o podobnej planéte: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/BD-06_1339_b.html
Žiarenie na hranici planéty TOI-560 c : 16837,85 W/m2
Klasifikácia exoplanét sa často opiera o súbor všeobecných charakteristík, ako je ich veľkosť, hmotnosť a zloženie atmosféry. Tradične sa za minineptúny považujú planéty väčšie ako Zem, ale menšie ako Neptún, ktoré sa zvyčajne vyznačujú hustým plynným obalom obklopujúcim skalnaté alebo ľadové jadro. Na druhej strane, super-Zeme sú definované ako planéty s hmotnosťami a veľkosťami presahujúcimi hmotnosť našej planéty, ale nedosahujúcimi prah plynného obra.
Keďže TOI-560c je tak vzdialený, máme len málo informácií o tom, ako vlastne vyzerá, z čoho sa skladá, aký je tlak a teplota jeho vrstiev a aká je jeho farba. Niektoré z týchto informácií sa dajú odhadnúť na základe jej predpokladanej podobnosti s bližšie skúmanými planétami, v tomto prípade s Neptúnom. Ak predpokladáme, že TOI-560 je planéta typu mini Neptún, môžeme povedať, že má 4 vrstvy - jadro - z kovov, hornín a ľadu; plášť - z tekutej a zmrznutej vody, amoniaku a metánu; atmosféru - z vodíka, hélia a metánu ; hornú atmosféru (tiež exosféru) - kde sú ľahké plyny a vrcholky mrakov.
Ak je však TOI-560c skalnatej povahy, ako predpokladá NASA, má pravdepodobne chemicky zložitejšie zloženie a má len tenkú vrstvu plynného obalu. V tomto prípade je pravdepodobnejšie polotekuté jadro z ťažkých kovov, tekutý obal a pevná vrstva na povrchu.
TOI-560c je podľa našich výpočtov pravdepodobne skalnatá planéta s malým železným jadrom a veľkou polotekutou kovovou vrstvou z kremíka a niklu. Po nej nasleduje hrubá vrstva ľadu nad povrchom tenkej atmosféry. + pridať výpočty a nejaký popis
Potřeba dodělat okec o rychlosti oběhu atd.
"Mini Neptún (niekedy označovaný ako plynový trpaslík alebo prechodná planéta) je planéta menej hmotná ako Neptún, ale podobná Neptúnu, pretože má hustú vodíkovo-héliovú atmosféru, pravdepodobne s hlbokými vrstvami ľadu, hornín alebo kvapalných oceánov (z vody, amoniaku, zmesi oboch alebo ťažších prchavých látok). Plynový trpaslík je plynná planéta s kamenným jadrom, ktorá má nahromadený hrubý obal z vodíka, hélia a iných prchavých látok, v dôsledku čoho má celkový polomer medzi 1,7 a 3,9 polomeru Zeme (1,7 - 3,9 REarth). Tento termín sa používa v trojstupňovom klasifikačnom režime pre krátkoperiodické exoplanéty založenom na metalicite, ktorý zahŕňa aj skalnaté, terestriálne planéty s polomerom menším ako 1,7 REarth a planéty s polomerom väčším ako 3,9 REarth, a to ľadové obry a plynné obry." (Citácia,...)
Super-Zem je typ exoplanéty s hmotnosťou vyššou ako Zem, ale podstatne nižšou ako ľadoví obri Slnečnej sústavy, Urán a Neptún, ktoré majú 14,5 a 17-násobok hmotnosti Zeme. Termín "super-Zem" sa vzťahuje len na hmotnosť planéty, a teda neznamená nič o podmienkach na povrchu alebo obývateľnosti.
Hviezdy typu K sú oranžové hviezdy, ktoré sú o niečo chladnejšie ako Slnko. Tvoria približne 12% hviezd hlavnej postupnosti v okolí Slnka. Existujú aj obrie hviezdy typu K, ktoré sa pohybujú od hyperobrov, ako je RW Cephei, až po obry a nadobry, ako je Arktúr, zatiaľ čo oranžoví trpaslíci, ako je Alfa Centauri B, sú hviezdy hlavnej postupnosti. Majú mimoriadne slabé vodíkové čiary, ak sú vôbec prítomné, a väčšinou neutrálne kovy (Mn I, Fe I, Si I). Na konci K sa objavujú molekulárne pásy oxidu titaničitého. Hlavné teórie (tie, ktoré vychádzajú z nižšej škodlivej rádioaktivity a dlhovekosti hviezd) by teda naznačovali, že takéto hviezdy majú optimálne šance na rozvoj silne vyvinutého života na obiehajúcich planétach (ak je takýto život priamo analogický pozemskému) vďaka širokej obývateľnej zóne a zároveň oveľa nižším škodlivým emisným periódam v porovnaní s hviezdami s najširšími takýmito zónami.
TOI-560b
Planéta s uvedenými údajmi bola objavená v roku 2021. Jej hmotnosť sa uvádza ako 0,0321-násobok hmotnosti Slnka s neistotou -0,0098 +0,0107 slnečných hmotností. Hmotnosť vynásobená sínusom sklonu (v stupňoch) nebola uvedená. Polomer osi planéty je 0,0604 ± 0,0026 au. Obehová perióda planéty okolo materskej hviezdy je 6,398042±6,5e-06 dní. Excentricita dráhy planéty je 0,105 s neistotou -0,068 +0,084. Argument pericentra (ω) je 262,0 stupňov s neistotou -62,0 +256,0 stupňov.
Polomer planéty je 0,2489-násobok polomeru Jupitera s neistotou ± 0,009 polomeru Jupitera. Sklon dráhy planéty je 88,37 ± 0,18 stupňa.
Vypočítaná teplota planéty je 721,0 K s neistotou ± 21,0 K."
Metóda detekcie planéty je primárny tranzit, čo znamená, že planéta prechádza pred svojou materskou hviezdou a spôsobuje dočasný pokles jasnosti. Hmotnosť planéty bola určená pomocou metódy radiálnej rýchlosti, ktorá sleduje pohyb hviezdy spôsobený gravitačným vplyvom planéty. Polomer planéty bol určený aj pomocou metódy primárneho tranzitu.
Ďalšie názvy: GJ 313 b, Gaia DR2 5746824674801810816 b, TYC 5441-431-1 b, HIP 42401 b, HD 73583 b
Typ: Neptunu podobný
Hmotnosť 0,0321 ( -0,0098 +0,0107 ) S
Hmotnosť*sin(i) -
Polovičná hlavná os 0,0604 (± 0,0026)
Doba obehu 6,398042 (± 6,5e-06) dňa
Excentricita 0,105 ( -0,068 +0,084 )
ω 262,0 ( -62,0 +256,0 ) deg
Polomer 0,2489 (± 0,009) RJ
Sklon 88,37 (± 0,18) stupňov
Aktualizácia 2022-07-29
Metóda detekcie Primárny tranzit
Metóda detekcie hmotnosti Radiálna rýchlosť
Metóda detekcie polomeru Primárny tranzit
Primárny tranzit 2458517.6901 ( -0.00062 +0.00056 ) JD
Sekundárny tranzit 2458520.15 (± 0.85) JD
Parameter vplyvu b 0,601 ( -0,083 +0,077 )
Čas Vr=0
Rýchlosť Polomer K 4,39 ( -1,3 +1,4 ) m/s
Vypočítaná teplota 721,0 (± 21,0) K
Horúca neptúnska púšť
Horúca neptúnska púšť je oblasť, v ktorej planéty veľkosti Neptúna nemôžu dlhodobo existovať, pretože vzhľadom na ich veľkosť a teplotu - blízkosť hviezdy - sa ľahké prvky z ich atmosféry vyparujú, čo sa vystupňuje do jednoduchej straty atmosféry a zostáva len skalnaté jadro. Toto sa deje pri planétach s polomerom približne 3 až 10 Zemí a vzdialenosťou od hviezd kratšou ako približne 9 miliónov kilometrov. Dostatočne vysoká teplota na tento jav je spôsobená intenzívnym žiarením hviezdy v dôsledku tesnej blízkosti planéty k hviezde. Intenzitu žiarenia ovplyvňuje aj vek hviezdy a jej spektrálny typ. Podobný jav, ale v oveľa menšom meradle, sa vyskytuje aj za horúcou Neptúnovou púšťou, kde platí, že čím ďalej je planéta od hviezdy, tým menej sa atmosféra samovoľne vyparuje. Je teda možné, že obe planéty v sústave TOI-560 (potvrdené je to len pri TOI-560b) pomaly strácajú atmosféru. Pravdepodobne však nikdy nedosiahnu bod, keď stratia atmosféru úplne.
jeden z najteplejších známych Neptúnov (GJ 436b) stráca svoju atmosféru. Neočakáva sa, že by sa táto planéta vyparila, ale teplejšie Neptúny by nemuseli mať také šťastie. Intenzívne žiarenie hviezdy môže ohriať atmosféru do takej miery, že unikne gravitačnej sile planéty ako nepripútaný balón. Unikajúci plyn vytvorí okolo planéty obrovský oblak, ktorý sa rozptýli do vesmíru.
To by mohol byť prípad planéty s názvom GJ 3470b, "veľmi teplého Neptúna", ktorý stráca svoju atmosféru 100-krát rýchlejšie ako GJ 436b. Obe planéty sa nachádzajú približne 3,7 milióna míľ (5,5 milióna kilometrov) od svojich hviezd. To je desatina vzdialenosti medzi najvnútornejšou planétou našej slnečnej sústavy, Merkúrom, a Slnkom. Jedným z dôvodov, prečo sa GJ 3470b môže vyparovať rýchlejšie ako GJ 436b, je to, že nie je taká hustá, takže má menšiu schopnosť gravitačne udržať rozžeravenú atmosféru.
Obe planéty obiehajú okolo červených trpaslíkov, ale GJ 3470b obieha oveľa mladšiu hviezdu, starú len 2 miliardy rokov, v porovnaní s hviezdou GJ 3470b, ktorá je stará 4 až 8 miliárd rokov. Mladšia hviezda je energickejšia, takže bombarduje planétu väčším množstvom žiarenia, ako dostáva GJ 436b.
Nález dvoch vyparujúcich sa, teplých Neptún posilňuje myšlienku, že horúcejšie verzie týchto zvyčajne vzdialených svetov môžu byť triedou planét v prechodnom období. Mohlo by sa stať, že konečným osudom horúcich a veľmi teplých Neptúnov je zmenšiť sa na mini-Neptúny - planéty s ťažkou atmosférou s prevahou vodíka, ktoré sú väčšie ako Zem, ale menšie ako Neptún. Alebo sa môžu zmenšiť ešte viac a stať sa super-Zemami - masívnejšími, skalnatými verziami Zeme.
Neptúnska púšť alebo subjoviánska púšť je všeobecne definovaná ako oblasť v blízkosti hviezdy (perióda 0,1 MJ), kde sa nachádzajú exoplanéty [1].Táto zóna je silne ožarovaná hviezdou, čo znamená, že planéty si nemôžu zachovať svoju plynnú atmosféru: Vyparujú sa a zostáva len skalnaté jadro
Preskúmali sme možnosť, že planéta nemôže byť mini Neptún, pretože by si mohla udržať vodíkovo-héliovú atmosféru.
Stredná koreňová rýchlosť molekúl vodíka a hélia je však oveľa nižšia ako úniková rýchlosť na okraji atmosféry planéty. Skúmal som aj možnosť, že atmosféru odfúkne slnečný vietor. Po preskúmaní TOI 560 b, ktorú som kvôli jej hustote vylúčil ako mini Neptún. Takéto planéty majú veľmi slabú magnetosféru, čo znamená, že atmosféra by bola odfúknutá aj na tejto planéte.
V kon
Články:
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac3fa7/pdf
https://exoplanets.nasa.gov/eyes-on-exoplanets/#/planet/HD_73583_c/
http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html
http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
https://academic.oup.com/mnras/article/514/2/1606/6548902?login=false
Posun teploty a tlaku v rôznych výškach. Priemerná teplota na vrchole mrakov je mínus 346 stupňov Fahrenheita (mínus 210 stupňov Celzia).
Podobne ako ostatné plynné obry, ani táto obrovská planéta nemá pevný povrch. Namiesto toho sa plyn tiahne až k vodno-amoniakovému oceánu, ktorý tvorí plášť planéty. Vedci definovali "povrch" Neptúna ako oblasť, kde je povrchový tlak rovnaký ako tlak na Zemi pri hladine mora. Teplota na tomto "povrchu" je približne mínus 346 F (mínus 201 C).
Priemerná teplota na planéte je mínus 353 F (mínus 214 C).
TOI-560c Závery
Dospeli sme k záveru, že TOI-560 je skutočne veľmi zaujímavá exoplanéta, pretože by mohla byť plynným obrom aj pevnou planétou. Prikláňame sa však k názoru, že ide o malého plynného obra, ktorý je klasifikovaný ako mini Neptún, podobne ako jeho sesterská planéta. Väčšina jej vlastností je pravdepodobne veľmi podobná našej planéte Neptún, okrem hustoty, ktorá je u TOI560 vyššia. To naznačuje silný slnečný vietor a absenciu alebo veľmi slabú ochrannú magnetosféru.
Táto planéta by rozhodne potrebovala viac výskumu. Najužitočnejšími údajmi by bola spektroskopia Slnka a planét, pomocou ktorej by sme mohli určiť zloženie prvkov a farbu planét.
Sprievodné súbory:
