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.
Abyss Watchers
Víťaz ceny za najlepší projekt
Prvé súkromné jazykové gymnázium Hradec Králové - královéhradecký kraj Česká republika 17 rokov 2 /
TOI-560c
Opis projektu TOI-560c:
Projekt Strážcovia priepasti je rozdelený do troch hlavných častí.
Najskôr Úvod - časť, v ktorej sa predstaví samotný tím a kde sa definujú pojmy, ktoré sa budú používať počas celého projektu. V tejto časti sú tiež opísané niektoré metódy objavovania nových exoplanét.
Po druhé, Naše výpočty - časť, ktorá sa zameriava na štyri z piatich zadaných úloh počas hackathonu, ktoré zahŕňali najmä matematické výpočty. V tejto časti sme vypočítali polomer TOI 560c, obežnú dobu, vzdialenosť od domovskej hviezdy, hmotnosť, objem, hustotu a obežnú rýchlosť. Aj keď sme použili správne metódy, hodnoty agentúr sa niekedy trochu líšili, a to najmä vďaka tomu, že mali prvotriedny prístup k vlastným pokročilým vedeckým výskumom a archívnym údajom. Napriek týmto faktorom ovplyvňujúcim konečné výsledky neboli rozdiely medzi našimi a agentúrnymi hodnotami príliš výrazné a niektoré boli dokonca malé až žiadne.
A nakoniec, Ďalšie informácie - časť, ktorá sa zameriava predovšetkým na poslednú úlohu, teda na zistenie zloženia exoplanéty. Keďže v tejto časti bolo vykonaných len veľmi málo výpočtov, stala sa z nej diskusia, ktorá poskytla dostatočné argumenty pre svoje tvrdenia. Neuspokojili sme sa však len s opisom TOI 560c a chceli sme sa ponoriť hlbšie. Preto sme zahrnuli aj hviezdu TOI 560 a celý jej systém, čo viedlo k veľmi zaujímavým a pozoruhodným záverom.
Hlavným výsledkom našej práce je PDF súbor vytvorený v LaTeXe, ktorý bol vytvorený ako vedecko-výskumná práca, dôkladne rozdelený do sekcií a podsekcií a zároveň čo najformálnejšie napísaný. Bola v ňom uvedená a citovaná aj literatúra a zdroje.
TOI-560c Výsledky a analýza
Polomer planéty
Keďže počiatočné informácie o TOI 560c a jeho hviezde už poskytla družica Cheops, nebolo príliš ťažké začať s vlastnými výpočtami. Pomocou tranzitnej svetelnej krivky TOI 560c sme boli schopní vypočítať jej polomer. Dôvodom je, že hĺbka tranzitu exoplanéty sa rovná pomeru plochy disku planéty a plochy disku hviezdy. Meraním hĺbky tranzitu a znalosťou polomeru hviezdy sme mohli určiť pomer exoplanéty, berúc do úvahy dolnú a hornú chybu, v rozmedzí 16594 km až 16697 km. Aj keď naše výpočty boli správne, program Allesfitter poskytol iné výsledky. Tento rozdiel mohol byť spôsobený buď zaokrúhľovaním niektorých hodnôt v našich výpočtoch, alebo tým, že program Allesfitter mohol použiť inú metódu ako my.
Orbitálna perióda a vzdialenosť od domovskej hviezdy
Z archívu Cheopsových pozorovaní vyplýva, že obežná doba TOI 560c by mala byť 18,8797 (v jednotkách dní). Pomocou tretieho Keplerovho zákona sa nám podarilo vypočítať vzdialenosť medzi TOI 560c a jej domovskou hviezdou. Výsledok, ktorý sme dostali, je 0,1249 au (astronomické jednotky), čo je rozdiel len 0,0007 au oproti tabuľkovej hodnote, ktorú uviedol Allesfitter. To sme považovali za obrovský úspech z našej strany.
Hmotnosť, objem a hustota
Bohužiaľ, nie je možné vypočítať hmotnosť planéty pomocou tranzitnej metódy, ale iné metódy, ako napríklad radiálna rýchlosť, nám to umožňujú. Ak z tabuľky vyberieme túto hodnotu, dostaneme hodnotu 9,7 (v jednotkách hmotnosti Zeme). Na výpočet objemu exoplanéty sme predpokladali, že má dokonale guľový tvar, čo nám umožňuje použiť štandardný vzorec pre objem gule. Dostali sme hodnotu 1,47247 * 10^22 m^3. Ak poznáme hmotnosť aj objem planéty, môžeme ľahko použiť výpočet hustoty. Ak vezmeme do úvahy hornú a dolnú chybu, odhadujeme, že hustota planéty je v rozmedzí 3,244 g * cm^-3 a 4,664 g * cm^-3. Pre ďalšie výpočty a diskusiu sme použili hodnotu približne 3,9 g * cm^-3.
Orbitálna rýchlosť
Aby sme mohli vypočítať rýchlosť TOI 560c, museli sme najprv vypočítať jeho uhlovú rýchlosť. Výsledkom bolo, že uhlová rýchlosť TOI 560c je 3,8519 * 10^-6 rad * s^-1. Potom sme túto hodnotu jednoducho vynásobili vzdialenosťou medzi TOI 560c a jej hviezdou a dostali sme obežnú rýchlosť 71,994 km * s^-1.
Zloženie planét
Aj keď nie je možné úplne presne určiť prvkové zloženie TOI 560c, existuje veľa indícií, ktoré nám naznačujú, čo by to mohlo byť. Napríklad závislosť polomeru planéty od jej hmotnosti naznačuje, že planéta má zloženie pod úrovňou čistej vody. Existujú teda dva najpravdepodobnejšie výsledky. Buď je planéta zložená prevažne z vodného ľadu a kremičitanov, alebo má vnútro podobné Zemi a prchavý vodíkový obal s prítomnosťou aj hélia. Ako ukazuje graf insolačnej aktivity, TOI 560c leží ďaleko nad takzvaným "údolím polomeru". To tiež podporuje myšlienku, že planéta má prchavú obálku.
TOI-560c Závery
Na záver možno povedať, že informácie poskytnuté systémom CHEOPS nám umožnili vytvoriť svetelnú krivku tranzitu TOI-560c, odvodiť jej obežnú dobu a vzdialenosť od domovskej hviezdy, vypočítať jej hmotnosť, objem, hustotu a obežnú rýchlosť. Napriek tomu, že sme úspešne opísali základné charakteristiky TOI- 560c, chceli sme hlbšie preniknúť nielen do informácií o tejto planéte konkrétne, ale aj do informácií o jej domovskej hviezde a sústave všeobecne. Všetko je vysvetlené v nahranom súbore PDF. Veľmi by sme odporúčali vykonať ďalšie spektroskopické skúmanie oboch exoplanét systému TOI-560, pretože potom by sa mohol uskutočniť ďalší výskum.
Sprievodné súbory:
