Galerija projektov 2023
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.
C/2022 E3 ZTF
Dobitnik nagrade za najboljši projekt
Gimnazija Na Vítězné pláni Praga - Praga Češka republika 18 let, 17 let 2 / 2
TOI-560c
Opis projekta TOI-560c:
Dva najstnika v srednji šoli sva se odločila, da se pridruživa praškemu hackathonu, ker naju oba zanimata astronomija in vesolje, in ker se nama je zdel ta projekt zelo dober in dobra priložnost.
Hackathon je potekal v praškem planetariju in je trajal 24 ur, med katerimi smo analizirali podatke o eksoplanetu TOI-560 c. Postavljali smo hipoteze, iskali več podatkov o eksoplanetu ter računali in preverjali svoje hipoteze. Sodelovalo je dvanajst ekip iz celotne Češke in organizatorji, ki so nam bili pripravljeni pomagati.
TOI-560c Rezultati in analiza
Raziskovali smo osnovna dejstva o eksoplanetu TOI-560 c, kot so polmer, gostota, oddaljenost od zvezde itd.
Ko smo izvedeli več o eksoplanetu, smo se osredotočili na vprašanje, ali bi na njem lahko obstajalo življenje. Raziskovali smo, ali bi TOI-560 c lahko ohranil atmosfero, če bi jo imel. Osredotočili pa smo se tudi na značilnosti njegove zvezde, na primer na njeno svetilnost in spektralni tok, da bi izvedeli več o razmerah na planetu.
To je bila vznemirljiva izkušnja, zato želimo v spodnjih odstavkih predstaviti naše potovanje in ugotovitve.
Prvih pet izračunov je bilo obveznih nalog, druge smo si izmislili sami.
Globina tranzita
Na začetku smo prejeli podatke z odstotnimi vrednostmi svetlobe, ki jo je med prehodom eksoplaneta skozi zvezdo TOI-560 zabeležil satelit Cheops. S pomočjo parametrov polmera planeta in časa sredine tranzita (polmer zvezde smo že poznali) smo v programu Allesfitter ustvarili približno krivuljo razpada svetilnosti. S tem smo dobili tudi približni polmer eksoplaneta. Program je ovrednotil našo krivuljo in določil, kako natančni smo bili, mi pa smo dobili realno vrednost za primerjavo. Posledično smo videli, da je imela naša ocena tranzitne globine 2,6% odstopanja od ocene programa Allesfitter. Program nam je dal tudi nekaj dodatnih informacij, kot je orbitalna perioda. (Svetlobna krivulja in histogrami so priloženi v datotekah #1 in #2).
Radij
Za izračun polmera planeta smo uporabili tranzitno globino. Rezultat tega izračuna je bil polmer 15.679,25137 kilometrov. (Celoten izračun je priložen v datoteki #3.)
Orbitalna doba
Naslednja naloga je bila odgovoriti na vprašanje, kdaj se bo zgodil naslednji prehod planeta okoli svoje zvezde. Pri tem izračunu smo predpostavili, da se je 23. januarja ob 13:12, ko je Cheops opazoval TOI-560, tranzit začel. Ker orbitalna perioda traja 18,8797 dneva, smo izračunali, da se bo naslednji tranzit zgodil v petek, 23. junija, ob 14:06, kar je natanko 12,0376 dneva od datuma izračuna (nedelja, 11. junij).
Orbitalna razdalja
Za izračun orbitalne razdalje TOI-560 c od njegove zvezde smo uporabili formulo, ki temelji na Keplerjevem tretjem zakonu. To formulo in celoten postopek izračuna najdete v četrti datoteki. Rezultat izračuna je razdalja 3 586 728 628 km.
Tekoča voda
Nato smo se osredotočili na vprašanja temperature, tekoče vode in naseljenosti eksoplaneta. Imeli smo podatek, da je temperatura 225 ± 15 °C. Voda je tekoča med 0 °C in 100 °C, odvisno od atmosferskega tlaka. Na Googlu smo poiskali graf stanja vode v odvisnosti od tlaka in temperature in ugotovili, da mora biti tlak vsaj 1 MPa, da je voda tekoča. Na Zemlji imamo tlak 1 MPa na globini 91,89 metra (vključno z atmosferskim tlakom) in na globini 102,24 metra (brez atmosferskega tlaka). Prav tako je naš atmosferski tlak 101.300 Pa pri gravitacijski konstanti 9,81. Če bi imel TOI-560 c enako atmosfero kot Zemlja, bi bil atmosferski tlak zaradi 1,62-krat močnejše gravitacije 163.464 Pa. To smo izračunali s pomočjo polmera in mase planeta (masa je bila navedena v navodilih). Iz izračuna (datoteka #5) smo ugotovili, da bi morala biti atmosfera planeta TOI-560 c 6,12-krat večja ali gostejša od Zemljine atmosfere, da bi imela vodo v tekoči obliki.
Volumen in gostota
Zadnja obvezna naloga je bila izračun gostote TOI-560 c. Uporabili smo formulo ρ=M/V. Vedeli smo že, da je masa planeta približno 9,70 * mase Zemlje. Nismo pa poznali prostornine. Uporabili smo preprosto formulo, ki predpostavlja, da je planet popolnoma okrogel - 4/3*π*R3. Tako smo vedeli, da je prostornina 1,6146 * 1023 km3. Nato smo izračunali, da je gostota 3,587786, kar je 1,5-krat manj kot gostota Zemlje (5,51). Je pa več kot dvakrat večja od gostote Neptuna. Iz tega lahko sklepamo, da TOI-560 c ni plinski planet, vendar tudi ni iz težke snovi. Njegova gostota je podobna gostoti Marsa (3,93), zato je možno, da ima podobno zgradbo kot Mars. (Izračuni so priloženi v datoteki #3)
Življenje
Ko smo končali z obveznimi nalogami, smo se odločili, da se vrnemo k vprašanju življenja. Določili smo štiri kategorije pogojev za prisotnost življenja:
magnetosfera
tekoča voda
ozračje (s kisikom in ozonom).
toplota (temperatura) in svetloba.
Znanstveniki s trenutno razpoložljivimi podatki ne morejo biti prepričani, ali ima TOI-560 c magnetosfero. Moral bi imeti kovinsko jedro. Ker ima podobno strukturo kot Mars, lahko domnevamo, da to ni verjetno. Če bi imel kovinsko jedro, bi moral biti preostali del planeta sestavljen iz plina - biti bi moral izjemno lahek, da bi ustrezal povprečni gostoti planeta. Vendar pa o tem ne moremo z gotovostjo sklepati.
O tekoči vodi smo pisali v prejšnjem odstavku.
Prva stvar, ki jo moramo vedeti v zvezi z atmosfero, je, ali ima TOI-560 c dovolj močno gravitacijo, da lahko vzdržuje atmosfero. Predvidevamo, da da, vendar smo naredili nekaj izračunov, da bi se prepričali (priloženi so v datoteki #6). Hitrost pobega, ki jo mora imeti vsak predmet, ki želi zapustiti površino TOI-560 c, je 22,25 km*s-1, molekula H2 pa ima srednjo kvadratno hitrost 2491,51 m*s-1 (datoteka 7). Hitrost pobega je veliko večja od povprečne kvadratne hitrosti, zato lahko TOI-560 c zadrži tudi najhitrejše molekule H2. Druga stvar sta ozon O3 in kisik O2. Na podlagi razpoložljivih podatkov ne moremo ugotoviti ničesar o strukturi hipotetičnega ozračja. Toda teleskop HARPS s svojim spektrografom lahko potrdi obstoj atmosfere in celo zazna njeno strukturo.
Svetlobo in toploto na TOI-560 c zagotavlja njegova zvezda TOI-560. Zvezda TOI-560 je dvakrat večja od Sonca. Svetilnost Sonca je 3,827*1026 W, svetilnost TOI-560 pa 6,04429*1029 W. Spektralni tok je odvisen tudi od oddaljenosti objekta od zvezde. Ker je orbitalna razdalja TOI-560 c od zvezde približno 0,1249 AU, je spektralni tok 13.681.47386 W*m-2, kar je desetkrat več od spektralnega toka Sonca na Zemlji. (Izračuni so priloženi v datoteki #8)
Obstojnost je odvisna od orbitalne razdalje od zvezde. Če bi bila Zemlja preblizu ali predaleč od Sonca, na njej ne bi bilo tekoče vode in življenja. Ne vemo pa, koliko na temperaturo planeta vpliva hipotetična atmosfera in koliko oddaljenost. Vendar pa lahko izračunamo območja, primerna za bivanje, in zanemarimo atmosfero.
TOI-560c Sklepi
Zdaj, ko vemo več o planetu in njegovih razmerah, ga lahko primerjamo s planeti Osončja (grafi v datoteki #9). V nekaterih pogledih je planet podoben kamnitim planetom, v drugih pa plinastim velikanom. Zaradi visoke temperature in majhne oddaljenosti od zvezde (z zvezde prihaja sevanje) je res malo verjetno, da bi na njem obstajalo življenje. Koristno bi bilo imeti več informacij o zgradbi eksoplaneta in njegovi atmosferi, če jo ima. Teleskop HARPS bi lahko zagotovil dragocene informacije o različnih vidikih atmosfere.
Podporne datoteke:
