Projektgalleri 2023

Cheops_illustration_pelare

Gymnasieelever från hela Europa blev exoplanetdetektiver med ESA och använde Cheops satellitdata för att avslöja mysterierna med två exoplanetmål: KELT-3b och TOI-560c.

Utforska projekten nedan.

Planeterra

Vinnare av priset för bästa projekt
Gymnazium Brno-Bystrc Brno - Södra Mähren Tjeckien 15 år gammal, 19 år gammal 3 / 0

Extern URL till gruppens projekt (t.ex. webbplats eller PDF):
https://photohorak.cz/TOI-560c.html

Länk till Youtube-video:
https://www.youtube.com/watch?v=0SZ2f3I-MtM

TOI-560c

Projektbeskrivning för TOI-560c:

I ett solsystem långt, långt borta... 103 ljusår för att vara exakt, hittar vi vår önskade exoplanet. Som namnet antyder är vår TOI-560c inte den enda exoplaneten i sitt solsystem. Även om den är liten innehåller systemet en andra planet som är ungefär dubbelt så stor, kallad TOI-560b. Båda kretsar kring en stjärna av K-typ, TOI-560, utanför solsystemets beboeliga zon.

TOI-560c Resultat och analys

Storlek på planet

Vi bestämde först planetens diameter till 30550,62 meter, med ett transitdjup på 0,01372%. För att beräkna radien använde vi först Allesfitters multiplikator på 2,395. Detta gav oss en radie på 15 275,3 kilometer. Nu med en formel där H är ljuskurvans skillnad som vi tog från Cheops ljuskurvans mätgraf som var 99,862, vilket innebär att skillnaden uppgick till 0,137. Från detta fick vi multiplikatorn 2,646, vilket gav oss en radie på 16 752,7 km, eller ungefär en skillnad på 10% från den primära Allesfitter-utgången.

Längd på omloppsbana

Vi vet att TOI-560c har en årsperiod på 18,87 jorddagar, vilket gör att dess år är mycket kortare än här på jorden.

I solsystemet kretsar båda planeterna mycket nära sin stjärna. Så nära att den högsta omloppsbanan är mycket lägre än Merkurius omloppsbana i vårt solsystem. Eftersom vi vet avståndet mellan TOI-560c och dess stjärna kan vi beräkna längden på dess omloppsbana till 117 106 752,8 km. Och från längden kan vi bestämma omloppsbanans hastighet till 720 958,63 m/s.

Båda planeternas banor är likartade när det gäller lutning, som bara når en oregelbundenhet på 0,4 från 90°. Både planet B och C har en mycket likartad banlutning, så vi kan säga att de inte är resande planeter som skulle hitta sin väg in i detta solsystem och stanna där på grund av gravitationen, utan snarare att de skapades vid en mycket likartad tidpunkt.

Solsystem

TOI-560c är inte den enda planeten i sitt solsystem. En andra planet kretsar kring TOI-560. Båda upptäcktes med hjälp av övergångsmetoden. Dessutom har TOI-560b och TOI-560c nästan identiska lutningar på nästan 90 grader från vår synvinkel, vilket är ytterligare ett bevis på att de bildades vid en liknande tidpunkt i det förflutna. Men det finns vissa skillnader. Främst i storlek och bana. TOI-560b har en omloppstid på 6,39 dagar, hälften så lång som TOI-560c, enligt exoplanet.eu. TOI-560b uppmäts vara 0,249 gånger större än Jupiter, medan TOI-560c bara är 0,23 gånger större. Det finns också vissa skillnader i färgerna, vi har gjort några hypoteser om den kemiska sammansättningen av TOI-560c som leder direkt till färgschemat, allt nämns i fliken "Atmosfäriska hypoteser". Båda planeterna är också långt utanför den beboeliga zonen.

Encyklopedin om extrasolära planeter - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Planetens ålder

Enligt http://exoplanet.eu/ är vår exoplanet ganska ung, 750.000.000 år gammal. Vid denna ålder befann sig jorden fortfarande i prekambrium, vilket innebär att endast organiska kluster bildades till prokaryota celler, från vilka eukaryota celler utvecklades. Under prekambrium var dock yttemperaturen bara några grader över 0°C.

Men hur är det med TOI-560c? Yttemperaturen uppmättes till cirka 225 grader, vilket inte är en särskilt beboelig miljö jämfört med jorden. Men vi skulle kunna spekulera i om det finns termofila celler med extra tjocka cellväggar som har anpassat sig till dessa temperaturer. Till exempel nära vulkanen Kavachi på jorden når vattentemperaturerna runt 68 °C och där lever fortfarande hajar. Men för TOI-560C har vi begränsat våra förslag till små organismer, beroende på atmosfärens innehåll och tryck.

Encyklopedin om extrasolära planeter - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Atmosfäriska hypoteser

Skillnaden mellan en mini-neptun och en superearth-definition är mycket liten här. Vi har ställt upp tre hypoteser om vad TOI-560c kan ha för sammansättning, beroende på vilka element den består av, och även beroende på tjockleken hos varje lager.

Hypotes 1:

I denna hypotes tänkte vi oss planetens kärna som väte, som fungerar som ett fast material. Kärnan skulle vara 8 000 kilometer i diameter. Kan det finnas vatten? Ja, det skulle det kunna. Vid det exakta trycket 246 MPa, vilket skulle göra det möjligt för vatten att vara i flytande tillstånd. Om vi tänker oss att den övre atmosfären är Neptunuslik skulle detta vara ett genomförbart alternativ, men densiteten hos TOI-560c skulle överstiga vår uppmätta densitet. Så vi tänkte oss ett nytt grundämne eller en ny förening som skulle finnas i atmosfären. Denna kemikalie skulle vara något tätare än det väte, helium, metan och ammoniak som tillsammans utgör Neptunus atmosfär.

Hypotes 2:

I denna hypotes tänkte vi oss att kärnan skulle bestå av aluminium. Atmosfären skulle bestå av helium och väte. Med ett tryck på 26 MPa skulle vi kunna se vatten där, med en fördel jämfört med hypotes 1 genom att trycket skulle vara betydligt lägre, vilket skapar mycket mer lämpliga förhållanden för en eventuell sond som skulle kunna skickas dit. Vi antog också att radiens diameter var 5 200 km för att matcha alla anslutningar och densiteten. I det här fallet kan atmosfären vara tjockare än i hypotes 1, eftersom kärnan inte tar upp lika mycket utrymme.

Hypotes 3:

I det senare fallet skulle atmosfären bestå av helium och väte. Den största skillnaden ligger i kärnan, som skulle innehålla litium med en fosforbeläggning. Detta skulle vara en utmärkt källa för litiumbatterier. Vi ville dock sänka trycket, så vi funderade på att utelämna vatten i denna hypotes. Utan vatten skulle trycket kunna vara 13,6 kPa, det lägsta av alla alternativ. Efter många beräkningar uppskattade vi kärnans diameter till 6 202,7 km.

Planet färg

Enligt www.exoplanets.nasa.gov och www.exoplanet.eu avbildas TOI-560c som orange. Men eftersom TOI-560 är en stjärna av typen K4V och TOI-560c har en tunn atmosfär tror vi att färgen kan orsakas av stjärnans färg och det ljus som den avger. Eftersom TOI-560 har en ljus orange färg skulle denna färg reflekteras på TOI-560c.

Encyklopedin om extrasolära planeter - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/

Exoplanet-katalog - Utforskning av exoplaneter: Planeter bortom vårt solsystem. (n.d.). Utforskning av exoplaneter: Planeter bortom vårt solsystem. https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/8466/hd-73583-c/

När kommer nästa transit att äga rum?

Vi fick reda på att den senaste transiten var den 5 juni 2023 och att den började kl. 1:28 och varade till kl. 5:04. Utifrån detta och andra data beräknade vi att nästa kommer att ske den 23 juni från 22:35 till 24 juni kl. 2:11. Och den 24 juni kommer TOI-560C att befinna sig i det hypotetiska centrumet för TOI-560, eller åtminstone är det så det ser ut från vår synvinkel.

Jämförelse av planeter

TOI-560c
Jord
Neptunus
KELT-3b

Mass
5.79303425 kg
5,97224 kg
1,02426 kg
2,691364 × 1027 kg

Radie
15 275,3 km
6 371 km
24 622 km
93 191 km

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

Gravitation
13.77653981 m/s2
9,807 m/s2
11,15 m/s2
3,296 m/s2

Temperatur
230 °C
15 °C
-200 °C
–

Omloppstid
18,87 dagar
365 dagar
60 265 dagar
2,7 dagar

Stjärnavstånd
0,124 au
1 au
30 au
0,041 au

Jämförelse av stjärnor

TOI-560
Sol

Ålder
750 miljoner euro
3,853 miljoner euro

Mass

27 %

Radie
452 200 km
35 %

Stjärntyp
K4V
G2V

Temperatur
4,240
30 %

Storleksordning
9.67
4.84 (därför mer ljusstyrka)

Jämförelser med Allesfitter

Den största skillnaden vi uppmätte var i radien. Vi försökte först använda Allesfitters multiplikator på 2,395. Men när vi använde formeln för transitdjup fick vi en multiplikator på 2,646 och därmed en radie på 16 752 km istället för 15 275 km.

Nästa skillnad var i avståndet, där vi beräknade det till 0,1245 au, men Allesfitter kom bara fram till 0,124 au.

Planeterra Team

Tillverkad av: Karel, Simon och Tom

TOI-560c Slutsatser

Slutligen tror vi att det mest sannolika scenariot för TOI-560c är att atmosfären är ganska tunn, men att det finns tillräckligt med gravitation för att hålla den på plats. Höga tryck verkar inte heller stämma, så vi tror att avsaknaden av vatten är korrekt, liksom förekomsten av liv på planetens yta.

Källor:

Om - Hacka en exoplanet, [inget datum]. Online. Tillgänglig från: https://hackanexoplanet.esa.int/about/

Exoplanetkatalog | Upptäckt - Utforskning av exoplaneter: Planeter bortom vårt solsystem, [inget datum]. Utforskning av exoplaneter: Planeter bortom vårt solsystem. Online. Tillgänglig från: https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/
MUFTI, Mohammed El, 2021. TOI 560 : Två transiterande planeter i omloppsbana runt en K-dvärg validerade med iSHELL, PFS och HIRES RVs. arXiv.org. Online. 26 december 2021. Tillgänglig från: https://arxiv.org/abs/2112.13448
Encyklopedin om extrasolära planeter - Diagram. (n.d.). http://exoplanet.eu/diagrams/

Encyklopedin om extrasolära planeter - HD 73583 c. (n.d.). http://exoplanet.eu/catalog/hd_73583_c/
TOI-560 c, [inget datum]. Online. Tillgänglig från: http://www.exoplanetkyoto.org/exohtml/TOI-560_c.html

Stödjande filer:

Projektgalleri 2023