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.
Abakus
Dobitnik nagrade za najboljši projekt
Univerza v Novi Gorici Ajdovščina - Slovenija 16 let, 17 let 2 / 2
TOI-560c
Opis projekta TOI-560c:
V okviru projekta Hack an Exoplanet smo analizirali dva eksoplaneta in si podrobneje ogledali eksoplanet TOI-560c. Eksoplaneti so planeti, ki krožijo okoli drugih zvezd zunaj našega osončja. Njihove lastnosti (velikost, masa, orbita) merimo s podatki, pridobljenimi z astronomskimi opazovanji. Analizirali smo podatke satelita CHEOPS (ESA), ki je opazoval prehod eksoplaneta čez svojo gostiteljsko zvezdo, med katerim je deloma zakril svetlobo zvezde. S pomočjo spletnega orodja allesfitter in lastne analize smo ugotovili, da planet spada v razred mini Neptunov in da se njegove lastnosti ne razlikujejo bistveno od znane populacije mini Neptunov. Planet ima kamnito jedro. Svojo zvezdo obkroža na razmeroma majhni razdalji, temperatura na njegovem površju pa presega mejo za obstoj tekoče vode. Življenje, kot ga poznamo, zato na TOI-560c ne more obstajati.
TOI-560c Rezultati in analiza
Analizo smo začeli z dostopom do spletnega orodja allesfitter. Aplikacija je zagotovila podatke o opazovanju prehoda. Aplikacija nam je omogočila tudi, da smo podatkom prilagodili model in dobili vrednosti nekaterih parametrov eksoplaneta in njegove orbite. Najprej smo ročno prilagodili polmer planeta, polmer zvezde in čas sredine prehoda, da bi uganili model, ki se najbolje ujema s svetlobno krivuljo. Orodje je nato s pomočjo algoritma poiskalo najboljši model za tranzit. Na sliki 1 so prikazani podatki, prekrižani z družino najboljših modelov (rdeča barva) in našim začetnim ugibanjem (siva barva). Histogrami najverjetnejših vrednosti polmera planeta, polmera zvezde in časa sredine tranzita so prikazani na sliki 2, vrednosti, vključno z negotovostmi, pa so navedene v tabeli (slika 3). Najverjetnejše vrednosti so 2,39 Zemljinega polmera, 0,65 Sončevega polmera in 0,44 dneva. V tabeli so navedene tudi vrednosti za planetovo orbitalno periodo (18,8 dneva) in velikost polosi orbitalne elipse (0,1242 au) - te vrednosti so bile izmerjene z drugimi sredstvi.
Vrednosti nekaterih parametrov smo izmerili drugače. Razmerje med velikostjo planeta in velikostjo zvezde smo izračunali na podlagi zatemnitve zvezde med tranzitom. Če smo poznali velikost zvezde (0,65 polmera Sonca), smo lahko izračunali polmer planeta (2,46 Zemljinega polmera). Z uporabo znane periode in tretjega Keplerjevega zakona smo izračunali polveliko os orbite (0,125 au). Če poznamo velikost in maso planeta (maso smo izmerili z radialno metodo, njena vrednost je približno 9,7 Zemljine mase), lahko izračunamo povprečno gostoto planeta (3,6 g cm-3).
Ocenimo lahko tudi temperaturo planeta. Ravnovesno temperaturo planeta smo izračunali tako, da smo predpostavili, da zvezda oddaja svetlobo kot črno telo, da planet del svetlobe absorbira in del odbije ter da planet del energije oddaja. Temperaturo smo izračunali za dve različni hitrosti vrtenja planeta okoli svoje osi - počasno in hitro. Predpostavili smo, da je temperatura na površini zvezde 4511 K [1]. Za odbojnost ali albedo smo sprejeli vrednost 0,1 (približna ocena za mini Neptun). Za planet, ki se vrti počasi, smo tako dobili temperaturo 574 K, za planet, ki se vrti hitro, pa 483 K. Slednja vrednost je podobna vrednosti, navedeni v datoteki primerov in v [1]. Naš izračun je poenostavljen, ker nismo upoštevali sestave in atmosfere planeta. Če je atmosfera gostejša, se bo v vesolje vrnilo manj energije, kot če je atmosfera tanjša. To lahko vidimo, če pogledamo Venero in primerjamo njeno temperaturo in ozračje z našim - zemeljskim. Preverili smo tudi, kako daleč bi moral biti planet, da bi imel tekočo vodo. Po zgornjih predpostavkah mora biti planet vsaj petkrat oddaljen od zvezde, da bi imel tekočo vodo (bolj verjetno pa bi moral biti še bolj oddaljen).
TOI-560c je verjetno skalnat planet. Je razmeroma blizu zvezde, zato je njegova površinska temperatura previsoka za tekočo vodo. V našem osončju ni nobenega podobnega planeta. Je štirikrat bližje zvezdi, kot je Merkur Soncu. Kot vemo, v našem Osončju ni mini Neptunov, vendar jih pogosto najdemo okoli drugih zvezd.
Na koncu smo preverili, kako se TOI-560c primerja z drugimi mini Neptuni. Pridobili smo vzorec mini Neptunov [2], tj. eksoplanetov s polmeri med 1,7 in 4 Zemljinimi polmeri in masami, manjšimi od 20 Zemljinih mas [3]. Sliki 4 in 5 prikazujeta odvisnosti med periodo in polmerom ter polmerom in maso za vzorec. ToI-560c je označena z rdečo barvo. Ugotovili smo, da je TOI-560c tipičen mini Neptun s polmerom, ki od povprečnega polmera mini Neptunov (2,5 Zemljinega polmera) odstopa le za 2%. Tudi njegova perioda je blizu povprečja, vendar višja od mediane, saj je večina najdenih Mini-Neptunov bližje zvezdi (verjetno zaradi opazovalne pristranskosti). Tudi pri primerjavi polmera in mase TOI-560c ne izstopa.
Naše meritve bi lahko izboljšali. Zlasti nismo upoštevali negotovosti. Prilagamo tudi datoteko z našo analizo planeta.
[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 Sklepi
Po opravljenih izračunih smo ugotovili, da je planet zelo blizu svoje zvezde in je glede na gostoto najverjetneje skalnat planet. Njegova površinska temperatura je razmeroma visoka, zato na površini ne pričakujemo tekoče vode in življenja, kot ga poznamo. S primerjavo planeta TOI-560c z vzorcem znanih mini Neptunov smo prišli do zaključka, da je TOI-560c tipičen predstavnik mini Neptunov, saj so njegove vrednosti večine parametrov zelo podobne povprečnim vrednostim iz kataloga. TOI-560c ni podoben nobenemu drugemu planetu v našem Osončju.
Podporne datoteke:
