Galerija projektov 2023

Cheops_illustration_pillars

Srednješolci iz vse Evrope so skupaj z ESA postali detektivi eksoplanetov in s pomočjo podatkov satelita Cheops razkrili skrivnosti dveh eksoplanetov: KELT-3b in TOI-560c.

Oglejte si spodnje projekte.

Planeterra

Dobitnik nagrade za najboljši projekt
Gimnazija Brno-Bystrc Brno - Južna Moravska Češka republika 15 let, 19 let 3 / 0

Zunanji naslov URL projekta ekipe (npr. spletna stran ali PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Povezava do videoposnetka Youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM

TOI-560c

Opis projekta TOI-560c:

V sončnem sistemu daleč, daleč stran, natančneje 103 svetlobna leta, najdemo želeni eksoplanet. Kot pove že ime, naš TOI-560c ni edini eksoplanet v svojem sončnem sistemu. Čeprav je sistem majhen, vsebuje še en planet, ki je približno dvakrat večji in se imenuje TOI-560b. Oba krožita okoli zvezde tipa K, TOI-560, zunaj življenjskega območja sončnega sistema.

TOI-560c Rezultati in analiza

Velikost planeta

Najprej smo določili, da je premer planeta 30550,62 metra, globina prehoda pa 0,01372%. Za izračun polmera smo najprej uporabili Allesfitterjev mnogokratnik 2,395. Tako smo dobili polmer 15.275,3 kilometra. Zdaj s formulo, kjer je H razlika svetlobne krivulje, ki smo jo vzeli iz grafa meritev Cheopsove svetlobne krivulje, ki je znašala 99,862, kar pomeni, da je razlika skupaj znašala 0,137. Iz tega smo dobili mnogokratnik 2,646, ki nam je dal polmer 16.752,7 km ali približno 10% razlike glede na primarni rezultat Allesfitterja.

Dolžina orbite

Vemo, da ima TOI-560c letno obdobje 18,87 zemeljskih dni, kar pomeni, da je njegovo leto veliko krajše kot na Zemlji.

V sončnem sistemu oba planeta krožita zelo blizu svoje zvezde. Tako blizu, da je njuna najvišja orbita veliko nižja od orbite Merkurja v našem osončju. Ker poznamo oddaljenost planeta TOI-560c od njegove zvezde, lahko izračunamo, da je dolžina njegove orbite 117 106 752,8 km. Iz dolžine lahko določimo tudi orbitalno hitrost, ki znaša 720.958,63 m/s.

Orbiti obeh planetov sta si podobni po naklonu, ki od 90° doseže le 0,4 nepravilnosti. Oba planeta B in C imata zelo podoben naklon orbite, zato lahko rečemo, da ne gre za potujoča planeta, ki bi se znašla v tem sončnem sistemu in tam ostala zaradi gravitacijskega privlaka, temveč da sta nastala v zelo podobnem času.

Sončni sistem

TOI-560c ni edini planet v svojem sončnem sistemu. Okoli TOI-560 kroži še drugi planet. Oba sta bila odkrita s prehodno metodo. Poleg tega imata TOI-560b in TOI-560c skoraj enak naklon, skoraj 90 stopinj z našega zornega kota, kar je še en dokaz, da sta nastala v podobnem času v preteklosti. Vendar obstajajo nekatere razlike. Predvsem v velikosti in orbiti. TOI-560b ima orbitalno periodo 6,39 dneva, kar je za polovico manj kot TOI-560c, navaja portal exoplanet.eu. TOI-560b je velik 0,249 Jupitra, medtem ko je TOI-560c velik le 0,23. Nekaj razlik je tudi v barvah, o kemični sestavi TOI-560c smo postavili nekaj hipotez, ki neposredno vplivajo na barvno shemo, vse je omenjeno v zavihku "Atmosferske hipoteze". Oba planeta sta tudi daleč zunaj območja naseljenosti.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Starost planeta

Po podatkih spletne strani http://exoplanet.eu/ je naš eksoplanet precej mlad, star 750.000.000 let. Pri tej starosti je bila Zemlja še v predkambrijski dobi, kar pomeni, da so se iz organskih skupkov oblikovale le prokariontske celice, iz katerih so se razvile evkariontske celice. V obdobju prekambrija pa so bile temperature na površju Zemlje le nekaj stopinj nad 0 °C.

Kaj pa TOI-560c? Temperatura na površju je bila izmerjena pri približno 225, kar v primerjavi z Zemljo ni najbolj primerno okolje za bivanje. Čeprav bi lahko ugibali o termofilnih celicah z zelo debelimi celičnimi stenami, ki so se prilagodile tem temperaturam. V bližini vulkana Kavachi na Zemlji na primer temperatura vode dosega okoli 68 °C in tam še vedno živijo morski psi. Za TOI-560C pa smo naše predloge omejili na majhne organizme, odvisno od vsebnosti ozračja in tlaka.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Atmosferske hipoteze

Razlika med definicijo mini Neptun in superearth je tu zelo majhna. Postavili smo tri hipoteze o tem, kakšna bi lahko bila sestava TOI-560c, in sicer glede na elemente, iz katerih je sestavljen, in tudi glede na debelino posamezne plasti.

Hipoteza 1:

V tej hipotezi smo si jedro planeta predstavljali kot vodik, ki deluje kot trdna snov. Jedro bi imelo premer 8.000 kilometrov. Ali bi lahko bila v njem voda? Da, lahko. Pri točno določenem tlaku 246 MPa, ki bi omogočal, da bi bila voda v tekočem stanju. Če bi si predstavljali, da je zgornji del atmosfere podoben Neptunu, bi bila to realna možnost, vendar bi gostota TOI-560c presegla našo izmerjeno gostoto. Zato smo razmišljali o novem elementu ali spojini, ki bi bila v atmosferi. Ta kemikalija bi bila nekoliko gostejša od vodika, helija, metana in amonijaka, ki skupaj sestavljajo Neptunovo atmosfero.

Hipoteza 2:

V tej hipotezi smo menili, da bo jedro izdelano iz aluminija. Ozračje bi bilo sestavljeno iz helija in vodika. Pri tlaku 26 MPa bi lahko tam videli vodo, prednost pred hipotezo 1 pa bi bila v tem, da bi bil tlak bistveno nižji, kar bi ustvarilo veliko primernejše pogoje za morebitno sondo, ki bi jo tja poslali. Predpostavili smo tudi, da je premer polmera 5 200 km, da bi se ujemal z vsemi povezavami in gostoto. V tem primeru bi lahko bila atmosfera gostejša kot v hipotezi 1, saj jedro ne zavzema toliko prostora.

Hipoteza 3:

V slednjem primeru bi bila atmosfera sestavljena iz helija in vodika. Glavna razlika je v jedru, ki bi vsebovalo litij s fosforjevo prevleko. To bi bil odličen vir za litijeve baterije. Vendar smo želeli znižati tlak, zato smo razmišljali o tem, da bi v tej hipotezi izpustili vodo. Brez vode bi bil tlak lahko 13,6 kPa, kar je najmanj od vseh možnosti. Po številnih izračunih smo ocenili, da je premer jedra 6.202,7 km.

Barva planeta

Na spletnih straneh www.exoplanets.nasa.gov in www.exoplanet.eu je TOI-560c prikazan v oranžni barvi. Ker pa je TOI-560 zvezda tipa K4V in ker ima TOI-560c tanko atmosfero, menimo, da je barva lahko posledica barve zvezde in svetlobe, ki jo oddaja. Ker ima TOI-560 svetlo oranžno barvo, se ta barva odraža na TOI-560c.

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Exoplanet-catalog - Raziskovanje eksoplanet: Izvedba planetov zunaj našega osončja. (n.d.). Raziskovanje eksoplanetov: Planets Beyond Our Solar System. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/.

Kdaj bo naslednji tranzit?

Ugotovili smo, da je bil zadnji tranzit 5. junija 2023, začel se je ob 1:28 in trajal do 5:04. Na podlagi tega in drugih podatkov smo izračunali, da bo naslednji tranzit 23. junija od 22:35 do 24. junija ob 2:11. In 24. junija bo TOI-560C v hipotetičnem središču TOI-560, vsaj tako je videti z našega zornega kota.

Primerjava planetov

TOI-560c
Zemlja
Neptun
KELT-3b

Masa
5,79303425 kg
5,97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Radij
15.275,3 km
6.371 km
24.622 km
93.191 km

Gostota
2,94 g/cm3
5,51 g/cm3
1,64 g/cm3
–

Gravitacija
13,77653981 m/s2
9,807 m/s2
11,15 m/s2
3,296 m/s2

Temperatura
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Orbitalna doba
18,87 dni
365 dni
60.265 dni
2,7 dneva

Razdalja med zvezdami
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

Primerjava zvezd

TOI-560
Sun

Starost
750 milijonov
3,853 milijona

Masa

27 %

Radij
452.200 km
35 %

Vrsta zvezde
K4V
G2V

Temperatura
4,240
30 %

Magnituda
9.67
4,84 (torej večja svetilnost)

Primerjave Allesfitter

Največja razlika, ki smo jo izmerili, je bila v polmeru. Najprej smo poskusili uporabiti mnogokratnik 2,395 iz programa Allesfitter. Ko pa smo uporabili formulo za globino prehoda, smo dobili mnogokratnik 2,646 in s tem polmer 16,752 km namesto 15,275 km.

Naslednja razlika je bila v razdalji, saj smo jo izračunali na 0,1245 au, Allesfitter pa na 0,124 au.

Ekipa Planeterra

Izdelal ga je: Karel, Simon in Tom

TOI-560c Sklepi

Na koncu menimo, da je najverjetnejši scenarij za TOI-560c ta, da je atmosfera precej tanka, vendar obstaja dovolj gravitacije, da jo zadržuje na mestu. Tudi visok tlak se zdi neprimeren, zato menimo, da je odsotnost vode pravilna, prav tako kot obstoj življenja na površju planeta.

Viri:

O - Hack an exoplanet, [ni datuma]. Na spletu. Dostopno prek: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Katalog eksoplanet | Odkritje - Raziskovanje eksoplanet: [ni datuma]. Raziskovanje eksoplanetov: Planeti zunaj našega osončja. Na spletu. Dostopno prek: https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/
MUFTI, Mohammed El, 2021. TOI 560 : Two Transiting Planets Orbiting a K Dwarf Validated with iSHELL, PFS and HIRES RVs (Dva tranzitna planeta, ki krožita okoli pritlikavke K, potrjena z iSHELL, PFS in HIRES RV). arXiv.org. Na spletu. V: 26. december 2021. Dostopno prek: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Enciklopedija zunajsončnih planetov - Diagrami. (b.d.). http://exoplanet.eu/diagrams/

The Extrasolar Planet Encyclopaedia - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
TOI-560 c, [brez datuma]. Na spletu. Dostopno prek: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html

Podporne datoteke:

Galerija projektov 2023