Misja NASA TESS: Co należy wiedzieć o poszukiwaniu egzoplanet

Przez stulecia istoty ludzkie zastanawiały się nad możliwością innych Ziemi krążących wokół odległych gwiazd. Być może niektóre z tych obcych światów ukrywają dziwne formy życia lub mają wyjątkową i wymowną historię lub przyszłość. Ale dopiero w 1995 roku astronomowie zauważyli pierwsze planety krążące wokół gwiazd słonecznych poza naszym Układem Słonecznym.

W ostatnim dziesięcioleciu w szczególności liczba planet, o których wiadomo, że krążą na odległych gwiazdach, wzrosła z poniżej 100 do ponad 2000, a kolejne 2000 planet oczekuje na potwierdzenie. Większość z tych nowych odkryć wynika z jednego przedsięwzięcia - misji Kepler NASA.

Kepler to pojazd kosmiczny z 1-metrowym teleskopem, który oświetla 95-megapikselowy aparat cyfrowy wielkości arkusza ciasteczek. Instrument wykrył niewielkie zmiany jasności 150 000 odległych gwiazd, szukając charakterystycznego znaku planety blokującej część światła gwiazd, gdy przechodzi przez linię wzroku teleskopu. Jest tak wrażliwa, że ​​może wykryć muchę brzęczącą wokół pojedynczej latarni w Chicago z orbity nad Ziemią. Może widzieć, jak gwiazdy drżą i wibrują; może widzieć gwiazdy i flary; i w sprzyjających sytuacjach może widzieć planety tak małe jak księżyc.

Tysiące odkryć Keplera zrewolucjonizowało nasze rozumienie planet i układów planetarnych. Teraz jednak statek kosmiczny wyczerpał swoje paliwo hydrazynowe i oficjalnie wszedł na emeryturę. Na szczęście dla łowców planet, misja TESS NASA rozpoczęła się w kwietniu i przejmie poszukiwania egzoplanet.

Historia Keplera

Misja Keplera została stworzona na początku lat 80. XX wieku przez naukowca NASA Billa Boruckiego, a późniejsza pomoc od Davida Kocha. W tamtym czasie nie było żadnych znanych planet poza Układem Słonecznym. Kepler został ostatecznie zmontowany w 2000 roku i wystrzelony w marcu 2009 roku. Dołączyłem do Kepler Science Team w 2008 roku (jako szeroko otwarty żółtodziób), ostatecznie współprzewodnicząc grupie badającej ruchy planet z Jackiem Lissauerem.

Pierwotnie misja miała trwać trzy i pół roku z możliwymi rozszerzeniami tak długo, jak długo paliło, kamera lub statek kosmiczny. W miarę upływu czasu części aparatu zaczęły zawodzić, ale misja trwała. Jednak w 2013 r., Kiedy dwa z czterech stabilizujących żyroskopów (technicznie „koła reakcyjne”) zatrzymały się, pierwotna misja Keplera zakończyła się skutecznie.

Nawet wtedy, z pewną pomysłowością, NASA była w stanie wykorzystać światło odbite od słońca, aby pomóc sterować statkiem kosmicznym. Misja została przemianowana na K2 i nadal znajdowała planety przez kolejne pół dekady. Teraz, gdy wskaźnik paliwa jest prawie pusty, polowanie na planetę kończy się, a statek kosmiczny będzie dryfował w Układzie Słonecznym. Ostateczny katalog kandydatów na planety z pierwotnej misji został ukończony pod koniec ubiegłego roku, a ostatnie obserwacje K2 kończą się.

Nauka Keplera

Wyciskanie wiedzy, którą możemy uzyskać z tych danych, będzie kontynuowane przez wiele lat, ale to, co do tej pory widzieliśmy, zadziwiło naukowców z całego świata.

Widzieliśmy kilka planet, które krążą wokół gwiazd macierzystych w ciągu zaledwie kilku godzin i są tak gorące, że skała powierzchniowa odparowuje i ślady za planetą jak ogon komety. Inne systemy mają tak blisko siebie planety, że gdybyś stał na powierzchni jednej, druga planeta byłaby większa niż 10 pełnych księżyców. Jeden system jest tak wypełniony planetami, że osiem z nich jest bliżej gwiazdy niż Ziemia dla Słońca. Wiele z nich ma planety, a czasem wiele planet, orbitujących w strefie nadającej się do zamieszkania gwiazdy, w której na ich powierzchni może znajdować się ciekła woda.

Tak jak w przypadku każdej misji, pakiet Kepler zawiera kompromisy. Musiał wpatrywać się w pojedynczą część nieba, mrugając co 30 minut, przez cztery lata. Aby zbadać wystarczająco dużo gwiazd, aby wykonać pomiary, gwiazdy musiały być dość odległe - tak jak kiedy stoisz pośrodku lasu, jest więcej drzew dalej od ciebie niż tuż obok ciebie. Odległe gwiazdy są słabe, a ich planety trudno studiować. Istotnie, jednym z wyzwań dla astronomów, którzy chcą badać właściwości planet Keplera, jest to, że sam Kepler jest często najlepszym narzędziem do użycia. Wysokiej jakości dane z teleskopów naziemnych wymagają długich obserwacji na największych teleskopach - cennych zasobów, które ograniczają liczbę obserwowanych planet.

Teraz wiemy, że w galaktyce jest co najmniej tyle planet, ile jest gwiazd, a wiele z tych planet jest zupełnie odmiennych od tego, co mamy tutaj w Układzie Słonecznym. Poznanie cech i osobowości szerokiej gamy planet wymaga, aby astronomowie zbadali te krążące wokół jaśniejszych i bliższych gwiazd, w których można przynieść więcej instrumentów i teleskopów.

Wpisz TESS

Misja NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, prowadzona przez George'a Ricker'a z MIT, poszukuje planet przy użyciu tej samej techniki wykrywania, z której korzystał Kepler. Orbita TESS, zamiast otaczać słońce, ma bliski związek z księżycem: TESS orbituje Ziemię dwukrotnie dla każdej orbity Księżyca. Wzorzec obserwacji TESS, zamiast wpatrywać się w pojedynczą część nieba, zeskanuje prawie całe niebo z nakładającymi się polami widzenia (podobnie jak płatki na kwiatku).

Biorąc pod uwagę to, czego dowiedzieliśmy się od Keplera, astronomowie oczekują, że TESS znajdzie tysiące innych systemów planetarnych. Przeglądając całe niebo, znajdziemy systemy, które okrążają gwiazdy 10 razy bliższe i 100 razy jaśniejsze niż te znalezione przez Keplera - otwierając nowe możliwości pomiaru mas i gęstości planety, badając ich atmosfery, charakteryzując ich gwiazdy i ustalając pełne natura systemów, w których zamieszkują planety. Ta informacja z kolei powie nam więcej o historii naszej planety, o tym, jak mogło zacząć się życie, jakich losach uniknęliśmy i jakie inne ścieżki moglibyśmy podążać.

Dążenie do znalezienia naszego miejsca we wszechświecie trwa, gdy Kepler kończy nogę podróży, a TESS bierze pałeczkę.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Jasona Steffena. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.